次世代傾斜機能を具備したドラッグデリバリーシステムの開発

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K10181
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 神田 佳明 東北大学, 歯学研究科, 大学院非常勤講師 (00709123)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 啓一 東北大学, 歯学研究科, 教授 (30178644) ; 宮下 牧子 東北大学, 大学病院, 医員 (40814405) ; 小川 徹 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (50372321) ; 天雲 太一 東北大学, 大学病院, 講師 (80451425) ; 伊藤 彩 東北大学, 大学病院, 特任助手 (90778771)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: リン酸カルシウムナノ粒子 / 遺伝子導入 / 組織再生 / IGF-1 / BMP-2

Outline of Annual Research Achievements

再生する組織はそれを構築する細胞に依存される。特に複合組織の再生には任意の部位に任意の細胞を誘導させることが重要となる。本研究の目的は、細胞賦活因子と遺伝子導入技術を応用することで、scaffold内に侵入してきた細胞に任意の分化、成長因子分泌など様々な制御を行うことができる次世代傾斜機能を具備したドラッグデリバリーシステムを開発することである。
令和元年度は、遺伝子導入剤の細胞親和性と遺伝子導入技術による成長因子の徐放量を検討した。歯周組織を構成する歯根膜由来細胞、歯肉由来細胞、骨膜由来細胞、骨髄由来細胞に対して作製したリン酸カルシウム遺伝子vectorの導入効率を評価し、全ての細胞に対して高い細胞親和性に加えて、市販の遺伝子導入剤と同等の遺伝子導入効率を示すことを明らかにした。続いて、骨内に多く含有されるIGF-1と骨誘導能を持つBMP-2を組み合わせ、MC3T3E1細胞に適用し、その硬組織形成能を評価した。その結果、IGF-1の濃度が高いほど硬組織形成能が下がることが明らかとなった。
続いて、作製したIGF-1もしくはBMP-2のコードしたPlasmidDNAを含有したリン酸カルシウムナノ粒子を同様にMC3T3E1細胞に徐放されるIGF-1及びBMP-2の量を計測したところ、含有するPlasmidDNAの量を増加しても徐放量に有意差は見られなかった。また、ラット頭骸骨欠損モデルに対して、リン酸カルシウムナノ粒子含有コラーゲンを適用したところ、同様に含有するPlasmid DNAの含有量を増加してもIGF-1及びBMP-2の徐放量に有意差は認められなかった。この結果、細胞及び生体への遺伝子導入療法はその徐放量に上限がある可能性を示唆した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

令和元年度は含有するPlamid DNA別の細胞賦活剤徐放量をin vitro,in vivoを計測する予定であった。その結果、予定通り実験を遂行することができた。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度では、令和1年で得られた結果を、国際学術雑誌に投稿し、その成果を発表する。また、その後に継続する実験として、予定通り歯周炎修復期における組織内の分泌タンパク量を生化学的に分析し、修復期における分泌される細胞賦活因子の種類、およびその相対的な量関係を把握する。この結果を元に組み合わせる細胞賦活因子を決定する。令和3年度では、令和2年度に得られた結果をもとに、生体を模倣するような細胞賦活因子の徐放scaffoldを作成し、生体反応を観察する。また、これまでに得られた成果をまとめ、国際学術雑誌に投稿し、成果を発表する予定である。