2020 Fiscal Year Annual Research Report
Reproduction and control of the initial steps of bone marrow formation by using cell membrane nanofragments
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20H04534
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
ハラ エミリオ・サトシ 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 研究准教授 (40779443)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 卓也 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (40324793)
大野 充昭 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 准教授 (60613156)
岡田 正弘 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 准教授 (70416220)
藤枝 俊宣 東京工業大学, 生命理工学院, 講師 (70538735)
長岡 紀幸 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (70304326)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 細胞膜 / 骨髄 / 骨髄初期形成 / アパタイト / 組織工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々はこれまでに、細胞膜ナノフラグメントが海綿骨形成の起点となることを見出した。また、培養細胞から細胞膜ナノフラグメントを単離し、これらを材料として用い、短期間（1日以内）で海綿骨様アパタイト形成を誘導することに成功した。本研究では、海綿骨-骨髄の初期形成過程を材料学的-生物学的観点から評価し、本情報をもとに、細胞膜ナノフラグメントを基盤に、三次元in vitro骨髄構築技術を確立することで、骨髄組織形成過程の統合的な理解を目指す。
2020年度では、骨髄初期形成過程における骨髄基質の経時的変化の材料学的解析を試みた。海綿骨およびその周囲微小環境の詳細な走査型、透過型電子顕微鏡（SEM・STEM）や元素マッピングなどにて計測した。マクロレベルでは、組織学的（HE染色、アリザリンレッド染色）に解析を行った。
また、生物学的な解析について、初期骨髄形成を誘導する細胞集団の経時的計測を可能とする空間的トランスクリプトーム解析の準備を行った。この技術を用い、骨髄形成を誘導する細胞集団が経時的にどのように変化しながら骨髄を構築するのかを検討する。
さらに、海綿骨-骨髄形成に有効な細胞膜ナノフラグメント成分・サイズの最適化も検討した。細胞膜ナノフラグメントのサイズを工学的手法（超音波処理、凍結乾燥破壊など）を用いて変更した。そして、これらの細胞膜ナノフラグメントの石灰化能を検討し、超音波分から得られた100nm以下の細胞膜ナノフラグメントが著明な石灰化能を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度では、初期骨髄形成における骨髄基質の経時的変化の材料学的解析を行い、また、海綿骨-骨髄形成に有効な細胞膜ナノフラグメント成分・サイズの最適化も検討した。さらに、海綿骨-骨髄初期形成過程の空間的トランスクリプトーム解析のため条件最適化を行ったため、概ね順調に進んでいると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度では、FIB-SEMで骨髄初期を観察し、3次元的に骨アパタイトおよび細胞の微細構造を定量的に解析する。また、骨髄初期の海綿骨と皮質骨の微細構造比較解析を行い、これらの情報をもとに、in vitroにて再現実験を行う。さらに、骨髄の細胞膜ナノフラグメントを基盤に、in vitro骨髄細胞培養用のデバイスを構築する予定である。
生物学的アプローチに関して、空間的トランスクリプトーム解析を行い、初期骨髄形成過程における細胞の特性と時空間的分布を明らかにする予定である。
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Research Products
(12 results)
