骨誘導型exosomeによる遺伝子送達機能を付与した新規人工骨材料の開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K15826
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 朝比奈 泉 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 教授 (30221039)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 住田 吉慶 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 准教授 (50456654)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 骨再生 / 遺伝子導入 / エクソソーム

Outline of Annual Research Achievements

骨研究の具体的な目的は、MSC-exosomeの産生細胞であるMSCに対する分化誘導や遺伝子導入、もしくはexosome自体への遺伝子導入を試みることで、最も骨誘導に機能する骨誘導性MSC-exを作製し、それを搭載した人工骨基材による骨再生療の開発を試みることにある。
初年度は、まず培養中にrBMP2を培地に添加、もしくはBMP2遺伝子導入を行なったMSCの培養上清から骨誘導性MSC-exを単離し、それぞれの特性を無処理のMSCの上清由来MSC-exと比較した。遺伝子導入には、BMP2をコードするplasmid DNAを高分子材料からなる新規デバイスを使用し、培養細胞への導入を実施した。その結果、遺伝子導入を行なったMSCの培養上清から得たMSC-exには、導入遺伝子の発現が明らかに上昇していたため、exosomeを介した遺伝子のデリバリーが生体で効果的に行うことができるかの検討を開始した。実験は、ラット頭蓋骨に骨欠損を作製し、そこにexosomeを搭載した基質を移植することとして、基質にはアテロコラーゲンを使用している。exosomeの搭載量や凍結乾燥への影響なども検討しつつ、遺伝子をコードしたplasmid DNAの搭載やexosome産生細胞自体の移植など様々な条件について比較検討を実施しているところである。
さらに、exosomeに搭載する骨形成遺伝子を網羅的に増幅させるため、microRNAにも着目し、産生細胞への導入を介したexosomeによる遺伝子デリバリーの実現性について検討を加えているところである。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

in vitroでの細胞への遺伝子導入による分泌型エクソソームへの機能付加の評価が予定通り進んでいるため。

Strategy for Future Research Activity

今後は、MSCへの遺伝子導入による機能付加を行なったエクソソームの生体内デリバリーの有効性の評価を中心に解析を進めていく。