2019 Fiscal Year Annual Research Report
“Precision Prosthodontics”に向けた骨機能チップの開発
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19H03840
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
江草 宏 東北大学, 歯学研究科, 教授 (30379078)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新部 邦透 東北大学, 大学病院, 助教 (50468500)
山田 将博 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (90549982)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | iPS細胞 / オルガノイド / 骨 / 軟骨 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、臓器レベルの細胞機能を試験管内で微小環境を忠実に模倣して再現する技術である、“生体機能チップ（Organ-on-a-chip）”が注目されている。一方、iPS細胞はその多能性のため、理論上あらゆる組織の再構築が可能である。研究代表者は、これまでiPS細胞を用いた骨のバイオエンジニアリングに取り組んできた経験から、iPS細胞技術を利用して骨あるいは軟骨のオルガノイドを作製し、これを“骨/軟骨機能チップ”の開発に用いることで、個人差を分子生物学的に検出するツールに資することを着想した。本研究の目的は、iPS細胞に，生体組織の微小環境を疑似した骨/軟骨オルガノイド培養系を用いることで、“骨/軟骨機能チップ”として骨/軟骨の生理学性を試験管内に再現し、これを術前診断に活用する基盤技術として確立することである。初年度は、マウスiPS細胞を特定のサイズのマイクロ空間で3次元培養することで、類骨を豊富に含む骨様組織を作製することが可能であることを見出した。また、ヒトiPS細胞に骨の発生過程を模して『胚様体⇒中胚葉細胞塊⇒骨芽細胞塊』と段階的に誘導する方法を用いることで、効率的に骨芽細胞塊を作製することに成功した。一方、マウスiPS細胞をマイクロ空間で培養することにより細胞凝集塊を形成させ、これに振盪培養を応用することで軟骨様のオルガノイドの作製に成功し、試験管内で骨/軟骨複合体を導く技術を見出した。今後、これらの技術を用い、骨/軟骨機能チップチップの作製に取り組む。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的である骨/軟骨機能チップの開発にあたり、先ずはマウスiPS細胞を用いて、骨様オルガノイドおよび軟骨様オルガノイドの作製プロトコルを確立できたことから、おおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、最終的には患者由来のiPS細胞から骨、軟骨オルガノイドを作製し、骨/軟骨機能チップに資することを目標とするため、これまでマウスiPS細胞に対して見出してきたプロトコルをヒトiPS細胞に応用していく。予備実験では、段階的誘導法が有効である可能性が示唆されており、この方法を基盤に進めていく予定である。
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