2019 Fiscal Year Annual Research Report
Bone regeneration using human induced pluripotent stem cell-derived mesenchymal stem cells
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17K10967
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| Research Institution | Showa University |
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Principal Investigator |
李 相亮 昭和大学, 医学部, 講師 (40533732)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新倉 隆宏 神戸大学, 医学研究科, 准教授 (40448171)
福井 友章 神戸大学, 医学部附属病院, 特定助教 (50437688)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 骨再生 / iPS細胞 / 細胞移植 / 軟骨内骨化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトiPS細胞（201B7株/454E2株）から間葉系幹細胞（MSC）様細胞へin vitro下に分化誘導を行い、この細胞をiMSCと名付け、凍結保存で複数のstockを作成した。これらiMSCは、解凍後もcell viabilityを有し、MSC特有の細胞表面抗原を有し、骨・軟骨・脂肪分化能が保たれていることを確認した。
次に、免疫不全マウスの橈骨の骨幹部の骨を2mm取り除く骨欠損モデルを作製し、iMSCの移植実験を行った。軟骨分化誘導培地を用いて3次元培養にて3週間のiMSCの軟骨分化を行い、軟骨細胞ペレットを得た。また、iMSCを骨分化誘導培地にて3週間の骨分化を行い、得られたシート状の骨芽細胞から骨芽細胞ペレットを得た。橈骨骨欠損部に、軟骨細胞ペレットを移植する（1）群、骨芽細胞ペレットを移植する(2)群、生食を移植する対照(3)群の3群に分け、in vivoでの骨再生能を評価した。
8週後にX線学的評価を行ったところ、(1)群において86％のマウスで骨癒合と評価した。一方、(2)・(3)群では20%以下の骨癒合率であった。組織学的評価では、(1)群では、移植したpelletをtemplateとした、軟骨内骨化による骨再生過程を認め、8週ではremodelling像を呈していた。一方、(2)・(3)群では8週において骨欠損部に線維性組織を認めるのみであった。全ての群において、腫瘍化は認めなかった。移植後2週の遺伝子学的評価では、（1）群のみで、ヒトosteocalcin ・SDF-1・VEGF・type X collagenの発現を認めた。移植2週後の骨欠損部周囲の毛細血管密度は、(2)・(3)群と比し，（1）群で有意に高値を示した。
以上より、iMSC由来軟骨細胞移植によって、軟骨内骨化と類似した過程を経て，骨欠損部の骨再生が起きることが示された。
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