乳歯歯髄幹細胞由来エクソソームの機能解析と顎裂部骨再生誘導への応用

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K10186
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 谷本 幸太郎 広島大学, 医系科学研究科(歯), 教授 (20322240)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉子 裕二 広島大学, 医系科学研究科(歯), 教授 (20263709) ; 加藤 功一 広島大学, 医系科学研究科(歯), 教授 (50283875) ; 國松 亮 広島大学, 医系科学研究科(歯), 准教授 (40580915)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 歯科矯正学 / 再生医療 / エクソソーム

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、乳歯歯髄由来未分化間葉系幹細胞(SHED)から産生されるエクソソーム(SHED-Ex)の骨誘導能を明らかにするとともに、臨床的には口 唇裂・口蓋裂(CL/P)における顎裂部の骨再生医療に応用することを目的とする。MSCs-Exが内包するmiRNAは、MSCs由来組織や分化段階等に より発現プロファイルが変化し、分子生物学的特性に重要な影響を及ぼすと考えられる。そこで、2021年度では、SHEDの確実な単離、培養のための詳細な検討を行った。その結果、乳歯歯髄から単離された細胞は、表面抗原によっていくつかのタイプに分類されることが明らかとなった。フローサイトメトリーによりソートされた細胞の特徴を検討した結果、CD146陽性細胞には、特に骨形成に有利な条件をが備わっていることが、骨代謝関連の遺伝子発現の解析などにより示唆された。特に、CD146陽性細胞により再生組織の血管新生が促進されることが示唆され、血管内皮細胞との相互作用が骨再生に重要な役割を果たすことが推察される。この特徴的なSHEDの機能発現のメカニズムを検証するためには、今後エクソソームの情報を詳細に比較検討する必要がある。これにより、MSCs-Ex内包miRNAの構成を明らかにして骨再 生誘導に最適な機能を有するMSCs-Exを特定するとともに、再生部位における細胞の増殖や分化に対するSHED-Exの役割を明らかにする。最終的には、CL/P顎裂閉鎖に最適化した骨再 生治療を目指す。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

乳歯歯髄由来未分化間葉系幹細胞(SHED)の安定的な単離、培養に成功している。さらに、フローサイトメトリーによりSHEDの機能的な分類が達成され、より詳細な検討ができるよになった。CD146陽性細胞がとりわけ骨形成に高い能力を示したこと、とりわけ血管内皮細胞による血管新生に影響を及ぼすことが示唆されたことは重要である。骨再生に影響する因子として、血管内皮細胞へのシグナル伝達の関与が示唆されたことから、エクソソームがこの点において何らかの関与をしているとの仮説を得るに至った。

Strategy for Future Research Activity

骨再生に影響する因子として、血管内皮細胞へのシグナル伝達の関与が示唆されたことから、エクソソームがこの点において何らかの関与をしていると推察される。これに基づいて、SHEDが産生するエクソソームが血管新生に関わる細胞に及ぼす影響の有無を比較検討する。課題としては、エクソソーム内包物の正確な採取と、miRNAを中心とした情報解析の精度を高めることが挙げられ、条件検討をしっかりと継続していくことが重要と考えられる。

Causes of Carryover

新型コロナウイルス感染症の影響により、学会等が中止あるいはオンラインとなり旅費が想定よりも少額となった。研究のための試薬、器具を購入するための費用とし、物品費として計上する計画である。

Research Products

• [Journal Article] Effect of CD146+ SHED on bone regeneration in a mouse calvaria defect model (2021)
  • Author(s): Rikitake K., Kunimatsu R., Yoshimi Y., Nakajima K., Hiraki T., Putranti NA., Tsuka Y., Abe T., Ando K., Hayashi Y., Nikawa H., Tanimoto K.
  • Journal Title: Oral Dis. Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1111/odi.14020
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] CD146陽性乳歯歯髄由来間葉系幹細胞を用いた骨再生治療への応用 (2021)
  • Author(s): 力武航大, 國松亮, 吉見友希, 中島健吾, 平木智香, Putranti NAR., 柄優至, 阿部崇晴, 安藤和代, 林陽子, 二川浩樹, 谷本幸太郎
  • Organizer: 第80回日本矯正歯科学会大会・第5回国際会議
  • Int'l Joint Research