2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of a new bone regeneration method targeting bone tissue macrophage (OsteoMacs)
| Project/Area Number |
20K09967
|
|---|
| Research Institution | Fukuoka Dental College |
|---|
Principal Investigator |
阿南 壽 福岡歯科大学, 口腔歯学部, 教授 (80158732)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松崎 英津子 福岡歯科大学, 口腔歯学部, 准教授 (20432924)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | PSリポソーム / 生体活性ガラス / 骨再生療法 / マクロファージ / 多核巨細胞 / 骨形成 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ホスファチジルセリンを含有するPSリポソーム（以下PSLと略す）はマクロファージの浸潤部位において治癒促進効果を示すことが期待される。一方、生体活性ガラス(bioactive glass以下BAGと略す)は骨伝導能を有しており、臨床において、骨補填材としての有用性が示唆されている。しかしながら、GBR（骨誘導再生法）における骨組織マクロファージ（OsteoMacs）と骨芽細胞系細胞の細胞連鎖に関する報告はほとんど認められない。そこで本研究では、まず、骨芽細胞系細胞（MC3T3-E1細胞）培養系を用いて、PSLの細胞増殖およびアルカリフォスファターゼ（ALP）活性に及ぼす効果について検索した結果、PSLはALP活性を増加させ、ALPのタンパクの発現を亢進することが明らかとなった。次に、ラット頭蓋骨骨欠損モデルを用いて、BAGとPSLを骨欠損部に応用することにより、OsteoMacsと骨形成との関連性について解析した。その結果、処置後2週目のBAG + PSL添加群では、BAG粒子の周囲に、ED1陽性を示す単核および多核の巨細胞が多く観察されるとともに、一部BAG粒子に接してED1陽性の多核の巨細胞が観察された。また、BAG粒子の近傍には幼若な骨芽細胞を含有した新生骨の形成像が観察された。一方、BAG単独群では、ED1陽性を示す単核および多核の巨細胞が観察されたが、その局在部位は異なり、BAG粒子から少し離れた位置に散在性に観察された。処置後4週目に、BAG + PSL添加群ではBAG単独群に比較して、窩洞内におけるエックス線不透過性の硬組織の面積が有意に高い値を示した。以上のことより、BAG + PSL添加群ではBAG単独群と比較して、早期に骨組織形成が促進され、その作用には、BAG粒子近傍で観察されたED1陽性の多核巨細胞が関与している可能性が示唆された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高齢者の代謝回転の低下した広範な骨欠損部の環境に調和した新規の骨組織修復法の開発を目指して、骨吸収抑制作用を有するホスファチジルセリンリポソーム（PSL）と足場材である生体活性ガラスを併用した骨再生法の効果について検証することが本研究の目的である。また、本研究の3本の柱は、1） PSLの抗炎症効果および硬組織形成促進作用の解明：マクロファージM2タイプへの変換機構の探索、2）PSLの硬組織形成促進効果の解明：骨芽細胞分化マーカーの探索、3）ラット頭蓋骨骨欠損動物モデルの確立とPSLおよびBAG併用療法の効果の解明である。本年度は、MC3T3-E1細胞を用いて、PSLの細胞増殖およびアルカリフォスファターゼ（ALP）活性に及ぼす効果について検索した結果、PSLはALP活性を増加させ、ALPのタンパクの発現を亢進することが明らかとなった。また、ラット頭蓋冠骨欠損モデルを用いて検索した結果、処置後2週目のBAG + PSL添加群では、BAG粒子の周囲に、ED1陽性を示す単核および多核の巨細胞が多く観察されるとともに、一部BAG粒子に接してED1陽性の多核の巨細胞が観察された。また、BAG粒子の近傍には幼若な骨芽細胞を含有した新生骨の形成像が観察された。処置後4週目に、BAG + PSL添加群ではBAG単独群に比較して、窩洞内におけるエックス線不透過性の硬組織の面積が有意に高い値を示した。また、処置後8週目においては、欠損部硬膜側上に連続した厚い新生骨のバリヤーが形成されていた。以上のことより、BAG + PSL添加群ではBAG単独群と比較して、早期に骨組織形成が促進され、その作用には、BAG粒子近傍で観察されたED1陽性の多核巨細胞が関与している可能性が示唆されたことより、研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後、PSLが炎症における創傷治癒と骨形成に及ぼす影響について、硬組織再構築に重要と考えられるマクロファージM2タイプへの変換機構の探索について、in vitroおよびin vivoの実験系を用いて行う予定である。
|
| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由は、コロナ禍のため学会発表のための出張が中止になったことに加えて、予定していた解析用研究機器の購入を行わなかったことが要因である。来年度、定量的解析を行うために、解析用ソフトおよび解析用コンピューターの購入を計画している。
|
