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2008 Fiscal Year Annual Research Report

ダブルネットワークゲルが生体内で誘導する関節軟骨自然再生現象の分子機序の解明

Research Project

Project/Area Number 20240045
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

安田 和則  Hokkaido University, 大学院・医学研究科, 教授 (20166507)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 近江谷 克裕  産業技術総合研究所, ゲノムファクトリー研究部門, 主幹研究員 (20223951)
北村 信人  北海道大学, 大学院・医学研究科, 講師 (80447044)
小野寺 伸  北海道大学, 大学院・医学研究科, 助教 (00359481)
権 赫準  北海道大学, 大学院・医学研究科, 特任助教 (20455629)
黒川 孝幸  北海道大学, 大学院・理学研究科, 特任助教 (40451439)
Keywords関節軟骨欠損 / 自然再生 / 硝子軟骨 / 分子機序 / 高機能生体材料 / ダブルネットワークゲル / 再生誘導
Research Abstract

(1)家兎軟骨細胞のEST libraryを世界で初めて構築し、データベース化した。独立クローンは2387個であり、1839個が過去に報告された遺伝子と一致した。得られたDNAを基板上配置にしたDNAアレイを作成した。これを用いて家兎膝関節(大腿骨)に軟骨欠損を作成し、PAMPS/PDMAAm DNゲルで誘導した再生軟骨に発現している遺伝子を網羅的に解析した。機能分類の結果は正常軟骨と近似していた。
(2)PAMPS/PDMAAダブルネットワーク(DN)ゲル、PVAゲル、UHMWPEポリマーを家兎膝関節に埋植し、4週後に再生した細胞における軟骨マーカー(2型コラーゲン,Aggrican,およびSOX9)mRNAの発現をリアルタイムPCRにて比較した。DNゲル群で正常軟骨細胞と比肩し得る量の発現が見られたが、他の群ではほとんど見られなかった。
(3)DNゲルおよびポリスチレン上でATDC5細胞を培養し、リアルタイムPCRを行なって比較した。DNゲル上の培養では7日目にこれらのmRNAの発現が認められたが、ポリスチレン上では発現がなかった。
(4)軟骨分化との関連が指摘されているBmal1遺伝子のプロモータと甲虫由来ルシフェラーゼ(Luc)を融合したレポーターベクターを作製し、ATDC5細胞に導入して安定株を構築した。刺激によってATDC5細胞を軟骨細胞へと分化させ、その過程におけるレポーターの発光量の変動を測定した。その結果、個々の細胞においてBmal1が同じ位相を持ち、互いに同調しながら約6時間周期のUltradianリズムが発現することが発見された。
(5)PCRによって増幅したII型コラーゲンとSox9のプロモータ領域を、2色の発光プローブ(甲虫赤色Luc遺伝子と発光甲虫緑色Luc遺伝子)の上流に導入し、複数の遺伝子の発現が同時にモニタリングできる多色発光レポーターを構築した。これらのベクターを用いて軟骨マーカーとBmal1遺伝子の発現を同時にモニタリングできるATDC5発光安定株を作製し、それらの発光量の変動をリアルタイムでイメージングすることに成功した。

  • Research Products

    (15 results)

All 2009 2008

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (6 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Tuning of cell proliferation on tough gels by critical charge effect2009

    • Author(s)
      Chen YM, Gong JP, Tanaka M, Yasuda K, Yamamoto S, Shimomura M, Osada Y
    • Journal Title

      J Biomed Mater Res : Part A 88

      Pages: 74-83

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Biological responses of novel high-toughness double network hydrogels in muscle and the subcutaneous tissues2008

    • Author(s)
      Tanabe Y, Yasuda K, Azuma C, Taniguro H, Onodera S, Suzuki A, Chen YM, Gong JP, Osada Y
    • Journal Title

      J Mater Sci-Mater M 19

      Pages: 1379-1387

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Gene expression profile of rabbit cartilage by expressed sequence tag analysis2008

    • Author(s)
      Kwon HJ, Akimoto H, Ohmiya Y, Honma K, Yasuda K
    • Journal Title

      Gene 424

      Pages: 147-152

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Local administration of interleukin-1 receptor antagonist inhibits deterioration of mechanical properties of the stress-shielded patellar tendon2008

    • Author(s)
      Miyatake S, Tohyama H, Kondo E, Katsura T, Onodera S, Yasuda K
    • Journal Title

      J Biomech 41

      Pages: 884-889

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Simultaneous anterior and posterior cruciate ligament reconstruction in chronic knee instabilities : surgical concepts and clinical outcome2008

    • Author(s)
      Hayashi R, Kitamura N, Kondo E, Anaguchi Y, Tohyama H, Yasuda K
    • Journal Title

      Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 16

      Pages: 763-769

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ex vivo supplementation of TGF-beta1 enhances the fibrous tissue regeneration effect of synovium-derived fibroblast transplantation in a tendon defect : a biomechanical study2008

    • Author(s)
      Okamoto S, Tohyama H, Kondo E, Anaguchi Y, Onodera S, Hayashi K, Yasuda K
    • Journal Title

      Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 16

      Pages: 333-339

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Active immunization against macrophage migration inhibitory factor using a novel DNA vaccine prevents ovariectomy-induced bone loss in mice2008

    • Author(s)
      Onodera S, Oshima S, Nishihira J, Yasuda K, Tohyama H, Irie K, Koyama Y
    • Journal Title

      Vaccine 26

      Pages: 829-836

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A novel DNA vaccine-targeting macrophage migration inhibitory factor improves the survival of mice with sepsis2008

    • Author(s)
      Tohyama S, Onodera S, Tohyama H, Yasuda K, Nishihira J, Mizue Y, Hamasaka A, Abe R, Koyama Y
    • Journal Title

      Gene Ther 15

      Pages: 1513-1522

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] A novel double-network hydrogel induces spontaneous articular cartilage regeneration in vivo in a large osteochondral defect2009

    • Author(s)
      Arakaki K, Kitamura N, Onodera S, Chen MY, Kurokawa T, Gong P, Osada Y, Kanaya F, Yasuda K
    • Organizer
      The 55^<th> Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
    • Place of Presentation
      Las Vegas, USA Sands Expo Convention Center
    • Year and Date
      20090222-20090225
  • [Presentation] In vivo local administration of osteogenic protein-1 improves the mechanical properties of fascicles in overstretched partial anterior cruciate ligament injury : A biomechanical Study2009

    • Author(s)
      Hayashi R, Kondo E, Tohyama H, Sito T, Yasuda K
    • Organizer
      The 55^<th> Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
    • Place of Presentation
      Las Vegas, USA Sands Expo Convention Center
    • Year and Date
      20090222-20090225
  • [Presentation] In vivo effects of implantation of cross-linked salmon-derived atelocollagen sponge into an osteochondral defect on tissue regeneration in the defect2009

    • Author(s)
      Kawaguchi Y, Kitamura N, Kondo E, Arakaki K, Onodera S, Takakura Y, Nagai N, Yasuda K
    • Organizer
      The 55^<th> Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
    • Place of Presentation
      Las Vegas, USA Sands Expo Convention Center
    • Year and Date
      20090222-20090225
  • [Presentation] The influence of genetic ablation of macrophage migration inhibitory factor on the fracture healing2009

    • Author(s)
      Kobayashi T, Onodera S, Kondo E, Fujiki H, Yasuda K
    • Organizer
      The 55^<th> Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
    • Place of Presentation
      Las Vegas, USA Sands Expo Convention Center
    • Year and Date
      20090222-20090225
  • [Presentation] The influence of genetic ablation of macrophage migration inhibitory factor on healing of the medial collateral ligament of the knee : A biomechanical study2009

    • Author(s)
      Kitayama S, Onodera S, Kitamura N, Miyatake S, Kondo E, Tohyama H, Yasuda K
    • Organizer
      The 55^<th> Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society
    • Place of Presentation
      Las Vegas, USA Sands Expo Convention Center
    • Year and Date
      20090222-20090225
  • [Presentation] The influence of genetic ablation of macrophage migration inhibitory factor on healing of the achille's tendon : A biomechanical study2009

    • Author(s)
      Kondo E, Ishikawa T, Fujiki H, Daimaruya M, Onodera S, Yasuda K
    • Organizer
      International Symposium Ligaments & Tendons-IX
    • Place of Presentation
      Las Vegas, USA Sands Expo Convention Center
    • Year and Date
      2009-02-21
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 骨充填型軟骨組織再生誘導剤2008

    • Inventor(s)
      安田和則, 長田義仁, グンチェンピン, 北村信人
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人北海道大学
    • Industrial Property Number
      特願2008-217253整理番号 XAU1646172受付番号 50801818711
    • Filing Date
      2008-08-26

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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