Reconstruction of a bone development model by a 3-D cell culture system

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K20079
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: Kyushu University (2018-2019); Tohoku University (2017)
• Principal Investigator: Anada Takahisa 九州大学, 先導物質化学研究所, 准教授 (30398466)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 治 東北大学, 歯学研究科, 教授 (60374948)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2020-03-31
• Keywords: 細胞・組織工学材料 / 細胞培養デバイス

Outline of Final Research Achievements

The formation of bone occurs by intramembranous or endochondral ossification. Endochondral ossification takes place during the transition of soft to hard callus. In this process, various molecules and their concentration gradient around cells play an important role in the cell differentiation of stem cells. We proposed a novel 3D cell culture system as a model of the endochondral ossification. The purpose of this study was reconstruction of a 3D tissue model for the chondrogenesis and invasion by capillaries to cartilaginous callus.

Free Research Field

再生医工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では三次元培養した幹細胞組織体の周囲に酸素濃度勾配を生じさせることで、軟骨細胞の分化勾配のある三次元組織体を作製することを目的とし、これを実現するための培養デバイスを設計、作製した。この方法により幹細胞から軟骨分化、さらに血管侵入いう内軟骨性骨化を生体外で再現、再構築することを目指した。本研究によって骨発生の分子メカニズムをより詳細に明らかにすることができ、さらに骨再生医療や骨疾患のモデルとしても用いることができるため波及効果が高い。