2022 Fiscal Year Annual Research Report
未分化脂肪幹細胞の移植による軟骨内骨化を介した骨形成法と新しい骨再生療法への応用
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19K10259
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
池田 正明 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 非常勤講師 (20193211)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
丸川 恵理子 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (40419263)
池田 やよい 愛知学院大学, 歯学部, 教授 (00202903)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 脂肪幹細胞 / 足場材料 / 肥大軟骨 / 骨形成 / 軟骨内骨化 / 間葉系幹細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の幹細胞を移植する骨再生療法は、移植部位の血液循環の不足により、適用できる骨欠損の大きさに限界がある。一方、軟骨細胞は低酸素・低栄養が不足した虚血環境に対して抵抗性をもっている。そのため軟骨を移植して軟骨内骨化を誘導する骨再生法が注目されている。しかしながら、移植に用いる軟骨を培養して作製するのには、多大なコストと労力がかかる。もし、未分化のままの幹細胞を直接、移植して軟骨内骨化を誘導することができれば、軟骨を培養して作製する過程を省くことができる。そこで本研究は、未分化脂肪幹細胞の生体内におけるな軟骨内骨化を誘導する方法の確立することを目的としている。研究期間内に以下の2つの課題について検討をおこなった。
(1)肥大軟骨細胞に分化する能力を亢進させる培養条件の検討。軟骨内骨化を誘導するためには肥大軟骨細胞に分化しやすい幹細胞を用いることが重要である。そこで、ヒト脂肪幹細胞や骨髄間葉系幹細胞を用いて肥大軟骨細胞への分化能を増強させる成長因子の検討をおこなった。その結果、すでに効果的であることが知られている線維芽細胞成長因子2(FGF2)に加えて低濃度のTGF-β1を添加すると、骨髄間葉系幹細胞において肥大軟骨分化能および生体内での軟骨内骨化の誘導能を著明に向上させることを見出した（未発表データ）。
(2)生体内での軟骨内骨化を誘導するのに最適な足場材料の検討。生体内での軟骨分化・軟骨内骨化に最も適した環境を提供する足場材料を明らかにするため、脂肪幹細胞および骨髄間葉系幹細胞を生体吸収性の生体材料と共に生体外で肥大軟骨に分化させた後、免疫不全マウスに移植した。その結果、ヒアルロン酸ハイドロゲルを用いた足場材料が、培養下での均一な軟骨・肥大軟骨分化、および生体内における軟骨内骨化による一体化した骨形成に有効であることを見出した。この成果を論文にまとめて国際誌に発表した。
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