Development of cultured bone tissue for regenerative therapy that contains autologous osteoblasts and can be constructed into a free 3D shape

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K19071
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 57040:Regenerative dentistry and dental engineering-related
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: Sato Yoshiki 京都府立医科大学, 医学部附属病院, 専攻医 (50808235)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: スキャホールド / ナノゲル / ダイレクト・リプログラミング / 骨芽細胞 / 再生医療

Outline of Final Research Achievements

Human dermal fibroblasts were converted into osteoblasts using a ALK inhibitor II (inhibitor of transforming growth factor-β signal) and 1α, 25-dihydroxy Vitamin D3 on natural freeze-dry nanogel-crosslinked-porous (FD-NanoClip) polysaccharide sheets or fibers. Based on Raman spectroscopic analyses comparing different polysaccharide scaffolds and Fourier transform infrared spectrosco-py analyses of dOB cultures, we interpreted the observed differences in osteogenic behaviors. This study substantiates a possible new path to repair large bone defects through a simplified transplantation pro-cedure using FD-NanoClip sheets with better osteogenic outputs as compared to the existing atelocollagen scaffolding material.

Free Research Field

骨再生

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、骨疾患に対する再生医療を目的として、高機能の自家骨芽細胞を含む、自在な３D形状の骨組織を構築する技術を報告した。本研究では我々が開発した２つの技術、①低分子化合物を用いたダイレクト・リプログラミングによる骨芽細胞誘導技術と②高い３D組織構築が可能なスキャホールドを組み合わせ、骨芽細胞移植に際して、効率性、安全性を高めたゼノフリー骨再生医療の基盤技術を確立を検証した。
本研究の結果、Fibronectin-coated NanoClip-FD matrixとALK5iⅡが骨芽細胞の接着、骨組織形成を強く支持し、安全なゼノフリー骨再生の基盤技術を拓くものと期待される。