Development of gene-activated matrix with MSC-exosome for bone engineering

2017 Fiscal Year Annual Research 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

本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医療の開発を試みることにある。
本年度は、まず培養中にBMP4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、その特性を昨年度と同様に詳細に解析した。遺伝子導入には、BMP4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ことが示唆された。そのため、生体局所でのMSC-exデリバリーによる骨形成を検討するため、ラット頭蓋骨に骨欠損を作製し、そこにexosomeを搭載したアテロコラーゲン基質の移植を行った。その結果、BMP4を導入したMSCが産生したMSC-exによる骨誘導の可能性が一部示唆されたため、現在その検証を詳細に実施しているところである。