Development of bioimplant modulating both inflammation and fibrosis in Human

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K16703
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Okada Hiroyuki 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (10883481)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 異物巨細胞 / 破骨細胞 / 1細胞解析

Outline of Final Research Achievements

In aged society Japan, surgeries transplanting implants are increasing. In surgeries with implants, infection and loosening should be avoided. In addition, implants are expected to work functionally for longer time than recent ones. Authors has an idea good balance between inflammation and fibrosis is necessary for long-lasting durable implants. Foreign body giant cells (FBGCs) exist around transplanted implants, however, their function and differentiation pathway were not well known. FBGCs might be key for foreign body reaction.
Authors performed single cell analysis for through transcriptomic information around cell reaction around implants. Furthermore, authors tried to check single nucleus heterogeneity inside giant cells including osteoclasts, whose origin is the same as FBGCs. Finally, authors established living subcellular sequencing to investigate transcriptomic heterogeneity.

Free Research Field

骨免疫学、整形外科

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

超高齢社会日本では、生体内にインプラントを留置する手術が増加し続けている。感染・ゆるみ等の合併症を回避し、長期間高機能を保つインプラントが求められる。インプラントが適切に機能を発揮するためには、物理的安定性だけでは不十分であり、生物学的因子が程よく調整される必要がある。申請者は、インプラント周囲に適切な炎症と線維化を誘導できれば、インプラントのさらなる長寿命化が可能であると考えている。異物周囲に存在することが分かっている異物巨細胞の起源および機能解析から、長寿命化のヒントを得る。本研究成果は、超高齢社会日本が抱える課題解決に有用であると考えている。