2023 Fiscal Year Final Research Report

Cellular dynamics in calvarial bone healing

Research Project

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Project/Area Number	21H03098
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 56070:Plastic and reconstructive surgery-related
Research Institution	Tokyo Medical and Dental University
Principal Investigator	ISEKI Sachiko 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (80251544)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	武智正樹東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 非常勤講師 (10455355) 足立礼孝東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (10631533) 塗隆志大阪医科薬科大学, 医学部, 准教授 (40445995) 永井重徳東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (50348801) 上田晃一大阪医科薬科大学, 医学部, 教授 (90257858) 由井伸彦東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (70182665) 有坂慶紀東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (70590115)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	マウス頭蓋冠 / 膜性骨 / 骨修復 / FGF18 / BMP2 / M2マクロファージ / 骨髄間質細胞
Outline of Final Research Achievements	The mouse critical-sized calvarial defect healing was stabilized by addition of fibroblast growth factor 18 (FGF18) to bone morphogenetic protein 2 (BMP2)- induced healing model. We found that the expression of anti-inflammatory markers, including those related to tissue healing M2 macrophage prior to mineralization. The depletion of macrophages with clodronate liposome hindered the FGF18 effect. By using mouse primary bone marrow (BM) cells composed of macrophage precursors and BM stromal cells (BMSCs) we revealed that FGF18 indirectly induces M2-macrophage polarization by affecting BMSCs. Chemoattractant chemokine (c-c motif) ligand 2 (CCL2) secreted from BMSC was the major mediator for M2 macrophage polarization. FGF18-augmented activity was diminished in the calvarial defect healing in knockout mouse of Ccr2, a receptor for CCL2. We suggest a novel role ofFGF18 in M2-macrophage modulation via stimulation of CCL2 production in calvarial bone healing.
Free Research Field	硬組織修復
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	頭蓋骨の欠損は修復が難しく再生医療の重要なターゲットとなっている。また、一方で、頭蓋縫合早期癒合症などの先天性疾患では、癒合した縫合部では過剰な骨形成が見られる。頭蓋は脳を収容し保護しているために、頭蓋骨に関わる疾患は、重度の神経症状を招くことが多く、これらの予防や治療は率先して取り組むべき課題の一つである。その中で、本研究申請では、頭蓋骨修復に関わる因子の一つであるFGF18の分子細胞学的なメカニズムを明らかにでき、これらの知見は、今後再生医療の現場において応用可能であり、医療を通した社会的貢献を達成できたものと考えられる。