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2023 Fiscal Year Annual Research Report

骨発生・骨修復におけるエピゲノムダイナミクスの比較解析と骨再生への応用

Research Project

Project/Area Number 20H03885
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

北條 宏徳  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 准教授 (80788422)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大庭 伸介  大阪大学, 大学院歯学研究科, 教授 (20466733)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords骨修復 / 一細胞解析
Outline of Annual Research Achievements

これまでの解析で得られた骨再生性シグナルによる骨再生効果を検討した。マウスを用いて3 mm径の臨界骨欠損モデルを作製後、同定した骨形成性薬剤を導入し、骨再生に対する効果を検討した。シグナル活性化剤として組み換えタンパク質を用いた。担体として、既存のコラーゲンゲルに加えて、組み換えタンパク質の担持・徐放を制御可能な新規PEGハイドロゲルを用いた検討も行った。臨界骨欠損を作製後、これらの骨形成性シグナル候補を投与した後、in vivoマイクロCTを用いて経時的に骨再生を解析した。その結果、骨再生を促す組み換えタンパク質を同定した。マイクロCTを用いた定量解析の結果、投与8週間後には、正常の骨量と大差のない再生骨を一部得た。
新規PEGハイドロに関して、組み換えタンパク質を担持したPEGハイドロゲルを作成し、徐放スピードを検討した。その結果、これまでのPEGハイドロゲルと比較して、新規PEGハイドロゲルは、徐放スピードを抑えることが明らかになった。骨芽細胞を用いたin vitro分化誘導の結果、骨形成性シグナル因子を担持した新規ゲルは、骨誘導能を長期にわたって保持した。マウス骨欠損モデルにおける検討の結果、骨形成性シグナル因子を担持した新規ゲルは、比較群に比較して顕著な骨再生を誘導した。得られた骨再生部位における免疫組織学的解析により、骨芽細胞の分化マーカーであるRUNX2とSP7のタンパク質発現を確認した。以上より、新たな骨再生促進薬の候補を得た。さらに新規ハイドロゲルは、薬剤の徐放制御をすることで、効率的に骨再生を促す効果を有する可能性が示された。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (9 results)

All 2024 2023

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Injectable phase-separated tetra-armed poly(ethylene glycol) hydrogel scaffold allows sustained release of growth factors to enhance the repair of critical bone defects2024

    • Author(s)
      Nepal Shant、Si Jinyan、Ishikawa Shohei、Nishikawa Masaki、Sakai Yasuyuki、Akimoto Aya M.、Okada Hiroyuki、Ohba Shinsuke、Chung Ung-il、Sakai Takamasa、Hojo Hironori
    • Journal Title

      Regenerative Therapy

      Volume: 25 Pages: 24~34

    • DOI

      10.1016/j.reth.2023.11.008

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Stem cell-based modeling and single-cell multiomics reveal gene-regulatory mechanisms underlying human skeletal development2023

    • Author(s)
      Tani Shoichiro、Okada Hiroyuki、Onodera Shoko、Chijimatsu Ryota、Seki Masahide、Suzuki Yutaka、Xin Xiaonan、Rowe David W.、Saito Taku、Tanaka Sakae、Chung Ung-il、Ohba Shinsuke、Hojo Hironori
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 42 Pages: 112276~112276

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2023.112276

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Runt-related Transcription Factors and Gene Regulatory Mechanisms in Skeletal Development and Diseases2023

    • Author(s)
      Hojo Hironori、Ohba Shinsuke
    • Journal Title

      Current Osteoporosis Reports

      Volume: 21 Pages: 485~492

    • DOI

      10.1007/s11914-023-00808-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Modeling of intramembranous ossification using human pluripotent stem cell-derived paraxial mesoderm derivatives2023

    • Author(s)
      Ikeda Yuki、Tani Shoichiro、Moriishi Takeshi、Kuroda Aiko、Matsuo Yuki、Saeki Naoya、Inui-Yamamoto Chizuko、Abe Makoto、Maeda Takashi、Rowe David W.、Chung Ung-il、Hojo Hironori、Matsushita Yuki、Sawase Takashi、Ohba Shinsuke
    • Journal Title

      Regenerative Therapy

      Volume: 24 Pages: 536~546

    • DOI

      10.1016/j.reth.2023.09.017

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Percolation-induced gel?gel phase separation in a dilute polymer network2023

    • Author(s)
      Ishikawa Shohei、Iwanaga Yasuhide、Uneyama Takashi、Li Xiang、Hojo Hironori、Fujinaga Ikuo、Katashima Takuya、Saito Taku、Okada Yasushi、Chung Ung-il、Sakumichi Naoyuki、Sakai Takamasa
    • Journal Title

      Nature Materials

      Volume: 22 Pages: 1564~1570

    • DOI

      10.1038/s41563-023-01712-z

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Injectable phase-separated tetra-armed polyethylene glycol (PEG) hydrogel scaffold allows sustained release of signaling factors to enhance the repair of cranial bone defects2023

    • Author(s)
      Shant Nepal, Jinyan Si, Shohei Ishikawa, Hiroyuki Okada, Shinsuke Ohba, Ung-il Chung, Takamasa Sakai, Hironori Hojo
    • Organizer
      ASBMR 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Emerging gene regulatory networks in skeletal development in the mouse and human models2023

    • Author(s)
      北條 宏徳
    • Organizer
      第41回 日本骨代謝学会
    • Invited
  • [Presentation] Modeling of skeletal development using human pluripotent stem cells and exploring the gene regulatory networks2023

    • Author(s)
      Hironori Hojo
    • Organizer
      The Korean Society for Biotechnology and Bioengineering (KSBB) 2023
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Exploring Gene Regulatory Networks (GRNs) in skeletal development using human Pluripotent Stem Cells (PSCs) and future perspective for clinical applications2023

    • Author(s)
      Hironori Hojo
    • Organizer
      International Congress of Osteoporosis 2023
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2024-12-25  

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