スキャフォールドを用いない間葉系幹細胞由来三次元人工組織による骨軟骨再生

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19390394
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 中村 憲正 Osaka University, 医学系研究科, 助教 (50273719)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 橋本 淳 大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (40237938) ; 中田 研 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (00283747) ; 藤江 祐道 工学院大学, 機械工学科, 教授 (20199300) ; 吉川 秀樹 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (60191558) ; 松崎 典弥 大阪大学, 工学研究科, 助教 (00419467)
• Keywords: 幹細胞 / 軟骨分化 / 骨分化 / スキャフォールド / 再生医療 / メカニカルストレス / 骨形成因子 / ハイドロキシアパタイト

Research Abstract

平成19年度はスキャフォールドを用いない間葉系幹細胞由来三次元人工組織(Tissue engineeredconstruct; TEC)の骨・軟骨分化誘導促進刺激をIn vitroにて試みた。
骨分化に関しては、骨形成因子(Bone morphogenic protein; BMP-2)による刺激、さらにカルシウムイオン溶液とリン酸イオン溶液への交互浸漬法によるハイドロキシアパタイト(HaP)結晶沈着技術がTECの骨分化誘導を再現性高く誘導することを見出した。HaP結晶沈着技術に関してはハイドロキシアパタイトの沈着量と細胞の生存率との相関性を再現性高く得ることが出来、今後の生体内移植研究への基盤となる知見を得た。間葉系幹細胞を生存させながらハイドロキシアパタイトをマトリックスに沈着させる技術は独創的で安全性の高い骨再生治療技術となる可能性が期待される。
軟骨分化に関しては骨形成因子(BMP-2)による刺激により軟骨分化が促進される分子メカニズムをリアルタイムPCRにて解析し、TECを構成する細胞外マトリックスのリモデリング過程の分子機序を明らかとした。またメカニカルストレス(繰り返し圧縮刺激)による刺激もTECの軟骨組織分化誘導にポジティブに働くことを確認した。さらにリアルタイムPCRによる解析によりメカニカルストレスによる軟骨分化誘導過程とBMPによる分化誘導過程は共通の分子メカニズムが関与している知見を得た。

Research Products

• [Journal Article] Comparison of human serum with fetal bovine serum for expansion and differentiation of human synovial MSC -Potential feasibility for clinical applications. (2008)
  • Author(s): Tateishi K, Ando W, Higuchi C, Hart, DA, Hashimoto J, Nakata K, Yoshikawa H, Nakamura N
  • Journal Title: Cell Transplant. (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cartilage repair using an in vitro generated scaffold-free tissue-engineered construct derived from porcine synovial mesenchymal stem cells. (2007)
  • Author(s): Ando W, Tateishi K, Hart DA, Katakai D, Tanaka Y, Nakata K, Hashimoto J, Fujie H, Shino K, Yoshikawa H, Nakamura N.
  • Journal Title: Biomaterials. 28 Pages: 5462-5470
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The immunosuppressant FK506 promotes development of the chondrogenic phenotype in human synovial stromal cells via modulation of the Smad signaling pathway. (2007)
  • Author(s): Tateishi K, Higuchi C, Ando W, Nakata K, Hashimoto J, Hart DA, Yoshikawa H, Nakamura N.
  • Journal Title: Osteoarthritis Cartilage. 15 Pages: 709-718
  • Peer Reviewed
• [Presentation] スキャフォールドフリー間葉系幹細胞由来三次元人工組織による軟骨修復 (2007)
  • Author(s): 中村憲正, 安藤渉, 立石耕介, 田中美成, 片貝大輔, 藤江裕道, 中田研, 吉川秀樹
  • Organizer: 日本整形外科学会 基礎学術集会
  • Place of Presentation: 浜松
  • Year and Date: 20071025-26
• [Presentation] Meniscal Repair using Scaffold-Free Self-Organized 3D Bioengineered Tissue (3DBT) derived from synovium (2007)
  • Author(s): Kosuke Tateishi, Wataru Ando, Yasukazu Yonetani, Ken Nakata, Hideki Yoshikawa, Shuji Horibe, Konsei Shino, Norimasa Nakamura
  • Organizer: International Cartilage Repair Society 2007
  • Place of Presentation: Warsaw, Poland
  • Year and Date: 20070929-1002
• [Presentation] Histological and biomechanical assessment of cartilage repair by a scaffold-free 3D bioengineered tissue (3DBT) derived from synovial MSCs (2007)
  • Author(s): Ando W, Tateishi K, Katakai D, Imura M, Take Y, Nakata K, Fujie H, Hashimoto J, Shino K, Yoshikawa H, Nakamura N
  • Organizer: International Cartilage Repair Society 2007
  • Place of Presentation: Warsaw, Poland
  • Year and Date: 20070929-1002
• [Presentation] スキャホールドフリー滑膜由来三次元人工組織を用いた半月再生 (2007)
  • Author(s): 米谷泰一, 立石耕介, 安藤渉, 田中美成, 片貝大輔, 藤江裕道, 中田研, 吉川秀樹, 堀部秀二, 中村憲正
  • Organizer: Combined Congress of JOSKAS 2007
  • Place of Presentation: 札幌,北海道
  • Year and Date: 20070614-16
• [Presentation] スキャフォールドフリー間葉系幹細胞由来三次元人工組織による軟骨修復 (2007)
  • Author(s): Combined Congress of JOSKAS 2007
  • Organizer: Combined Congress of JOSKAS 2007
  • Place of Presentation: 札幌,北海道
  • Year and Date: 20070614-16
• [Presentation] 足場素材を用いない滑膜由来三次元人工組織(3DBT)を用いた関節内組織再生 (2007)
  • Author(s): 立石耕介, 信貴経夫, 城山晋, 葉山悦伸, 本田博嗣, 小石逸人, 杉安謙仁郎, 野口亮介, 大森信介, 橋本佳周, 倉都滋之
  • Organizer: 第73回呉整形外科研究会
  • Place of Presentation: 呉,広島
  • Year and Date: 2007-06-22