間葉系幹細胞-析出型アパタイト複合体を用いた垂直/水平的大規模顎骨増生法の開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K10039
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 田中 謙光 鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 客員研究員 (00610049)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西村 正宏 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 教授 (00294570) ; 石井 正和 鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 助教 (00456683) ; 宮崎 敏樹 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (20324973) ; 末廣 史雄 鹿児島大学, 医歯学域鹿児島大学病院, 講師 (40524781)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 骨補填材 / バイオミメティクス法 / 間葉系幹細胞 / 骨再生

Outline of Annual Research Achievements

炭酸アパタイトディスク上にヒト間葉系幹細胞を10万個または20万個播種し、10％ウシ胎児血清、1％抗生物質を含有したαMEM培地にて培養した。24時間後に4％パラホルムアルデヒド固定し、PhalloidinでF-actinをDAPIで核を染色し、蛍光顕微鏡にて撮影した結果、炭酸アパタイト上に細胞が接着し生存することが確認できた。この結果をコントロールとして、研究計画にある様々な金属イオンをバイオミメティクス法を用いて炭酸アパタイト上に析出させ、細胞の挙動を観察することを目的とする。バイオミメティック法とは，ヒトの血漿とほぼ等しい無機イオン濃度を持った擬似体液(SBF)中で材料表面にアパタイトを析出させる手法である。炭酸アパタイト上に析出した金属イオンはXRDパターン解析、EDXスペクトル解析、電子顕微鏡で確認をした。その結果、炭酸アパタイト上にマグネシウムとストロンチウムを析出させることに成功している。
初期の段階では購入したヒト腸骨骨髄由来間葉系幹細胞を使用して種々の実験を行うが、最終的にはヒト顎骨骨髄由来間葉系幹細胞を用いた骨再生を目的としているため、並行して顎骨骨髄由来間葉系幹細胞の採取をすすめている。当病院にて承認された臨床研究に基づいて、インプラント埋入手術時に同意を得た患者から顎骨骨髄を採取し、顎骨骨髄由来間葉系幹細胞の分離培養、およびキャラクター解析を進めている。当該研究期間中に２株のヒト顎骨骨髄由来間葉系幹細胞の採取に成功し、現在は凍結保存している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究は九州工業大学との共同研究であり、試験片製作を分担してもらう計画であったが、新型コロナウイルスの影響で往来ができず試験片製作の点で計画の遅延がみられる。

Strategy for Future Research Activity

炭酸アパタイト上に析出させるイオンの種類を増やす。同時にbFGF、BMP2、PDGF-BB等の成長因子を含有したアパタイトを析出させ、MSCとの生体親和性を調べる。また各材料上でのMSCの骨分化促進作用についても検討する。In vitroでの検討により有望な新規材料を免疫不全マウスに移植することで骨形成能の検討を行う。

Causes of Carryover

新型コロナウイルスの影響で旅費がかからなかったため、次年度使用額が生じた。繰り越し金は消耗品や論文投稿費用や英文校正費用にあてる計画である。