2023 Fiscal Year Final Research Report

Elucidation of miRNA-regulated mechanisms determining the direction of bone and cartilage differentiation

Research Project

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Project/Area Number	20K10178
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 57060:Surgical dentistry-related
Research Institution	Okayama University
Principal Investigator	Shigeko Fushimi 岡山大学, 歯学部, 博士研究員 (10850563)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中野敬介岡山大学, 医歯薬学域, 准教授 (10325095) 河合穂高岡山大学, 医歯薬学域, 研究准教授 (10803687) 長塚仁岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (70237535) 辻極秀次岡山理科大学, 理学部, 教授 (70335628) 高畠清文岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (70736537)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	硬組織 / 軟骨組織 / 再生 / βTCP
Outline of Final Research Achievements	Throughout the study period, using an experimental model of seamless bone and cartilage formation in mice, we showed that miR-140 is involved in the switch between osteoblast differentiation and bone and cartilage differentiation under certain conditions through the expression of Wnt, TGF-β, and BMP. In particular, we showed that the scaffold shape plays a major role in the switch of cell differentiation. We confirmed that the morphology of the scaffold used in bone and cartilage formation experiments influences cell differentiation and induces gene expression related to specific cell differentiation. The shape of the scaffold was found to play a significant role in the induction of bone marrow formation as well as hard tissues, mainly bone and cartilage. In addition, bone marrow tissue formed within bone tissue was determined histologically and immunohistologically.
Free Research Field	口腔病理学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究の目的は細胞の分化スイッチにmicroRNAの発現が関与することを示し、そのメカニズムを明らかにして骨や軟骨の選択的分化誘導や、様々な骨組織を意図的に作製することである。特殊な骨・軟骨形成モデルを使う点も他の研究とは一線を画している。硬組織の再生医療の領域では培養細胞の移植、サイトカインによる局所組織誘導が主体であるが、ここにmiRNAの応用と、特殊な形状のスカフォールドの応用は他に類がなく独創的な研究成果である。分子生物学的観点から臨床応用に道を開くものである。また、本研究により骨・軟骨疾患に苦しむ多くの患者に多大な恩恵となりうる可能性を示すことができた。