Development of 3D tissue cinstruct fabricated from dental pulp stem cell

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K11861
• Research Institution: Tsurumi University
• Principal Investigator: 舘原 誠晃 鶴見大学, 歯学部, 講師 (90380089)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井出 信次 鶴見大学, 歯学部, 助教 (00611998) ; 梅木 泰親 鶴見大学, 歯学部, 非常勤講師 (10552408) ; 里村 一人 鶴見大学, 歯学部, 教授 (80243715)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 再生医療 / 歯髄幹細胞 / 骨再生

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、歯髄幹細胞により血管構造を有する足場材料(scaffold free)を使用しない3次元細胞組織体（3D tissue construct）による再生医療技術基盤の構築を目的としている。まず、ヒト歯髄幹細胞より様々な細胞種の細胞塊（spheroid）を形成し、このspheroidを3次元に積層することで最も組織に類似した3D tissue constructを作製する予定であった。昨年までの研究成果を基に歯髄幹細胞から各種spheroidを様々な配合で構築することで3次元構造を有するtissue constructの構築方法およびその際の培養方法を開発した。各spheroidを糸や針に数珠状に積み上げることで3次元的な構造の構築は可能であった。構築には、短期間の培養が必要であり、血管内皮細胞分化培地にて3次元培養を行うと各spheroidが結合し、3次元構造を有するtissue constructの構築を可能とした。一方、その他の培地では、spheroidが結合せず3次元構造を付与できなかった。3次元構造としては、円柱状と管状構造の形態を付与できたが、組織学的には、細胞、細胞外基質、石灰化基質により構成され、目標である血管構造を有する骨組織構造までは得られなかった。最も石灰化を有した3D tissue constructは、血管内皮細胞分化誘導培地にて作製したspheroidと骨分化誘導培地にて作製したspheroidを配合して構築したものであった。この石灰化が最も多くみられた円柱状の3D tissue constructをラット下顎骨の骨欠損部に移植すると他の配合で構築した3D tissue constructより有意に骨形成が促進した。この結果から、この3D tissue constructは組織再生誘導作用を有していることが示唆された。しかし、この詳細な骨形成促進の機序については不明であるため、さらなる検討が必要である。