多孔質セラミックスを用いた高機能培養骨による顎骨再建の臨床応用に向けた基礎的研究

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K10267
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 多田 美里 (平岡) 広島大学, 医系科学研究科(歯), 助教 (40572326)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 武知 正晃 独立行政法人国立病院機構(呉医療センター臨床研究部), その他部局等, 医師 (00304535) ; 二宮 嘉昭 広島大学, 病院(歯), 助教 (60335685)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 多孔質セラミックス / 培養人工骨 / 骨芽細胞 / 生体材料 / 顎骨再建

Outline of Annual Research Achievements

自家骨移植に代わる骨再生法として，これまで我々は多孔質セラミックス（IP-CHA）と骨芽細胞の培養人工骨が有用であること，また培養人工骨における各種成長因子の骨形成促進作用を報告してきた。本研究では，IP-CHA/骨芽細胞/成長因子複合体による培養人工骨の骨形成メカニズムを細胞，遺伝子レベルで解明し，培養骨芽細胞のみならず既存骨内の細胞の骨形成促進制御分子やその受容体の遺伝子発現変化と骨形成への関与について検索することで，高機能性生体材料の作製と臨床応用への検討を目的とした。
2019～2020年度は我々がこれまで作製したインプラントとosseointegrationが獲得できる高機能培養骨にTGF-β1等の成長因子を添加し，培養人工骨における細胞挙動や骨芽細胞分化を制御するシグナル因子の解析を行った。その結果，培養人工骨において，細胞内分子と細胞内シグナル伝達系が各種骨形成マーカーの発現に特異的な作用をきたして骨芽細胞の分化を促進，制御している可能性が明らかとなった。
最終年度は，IP-CHA/骨芽細胞/各種成長因子複合体におけるヒト骨芽細胞の増殖・分化マーカーの発現について検討を行い，成長因子はヒト顎骨骨芽細胞の培養初期の増殖・分化を促進し，培養骨芽細胞による骨形成に影響を及ぼすことを明らかにした。また，作製したIP-CHA/骨芽細胞/成長因子複合体における特異的遺伝子発現の解析，また蛋白の発現および局在を同定し，培養骨芽細胞のみならず既存骨内の細胞の骨形成促進制御分子やその受容体の遺伝子発現変化と骨形成への関与について検討し，IP-CHA/骨芽細胞/成長因子複合体は，優れた生体親和性および骨伝導能を有し，早期の骨組織再生を促進することを明らかにした。