大規模歯周組織欠損の再生を目指した神経堤細胞由来骨/軟骨複合型オルガノイドの創成

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K16993
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 本池 総太 京都大学, iPS細胞研究所, 特別研究員(PD) (80881292)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 軟骨内骨化 / 神経堤細胞 / オルガノイド / 歯周組織再生

Outline of Annual Research Achievements

申請者はこれまでに、歯周組織欠損を効果的に再生することのできる移植体として、ヒト骨髄由来間葉系幹細胞(MSCs)と細胞自身が産生する細胞外基質(ECM)からなる、直径1mm程の3次元細胞集塊C-MSCsを樹立した。さらに、C-MSCsのYAP/TAZメカノシグナルを活性化する独自の骨分化誘導法によって、生体外で膜性骨化様式の立体骨様組織体を作製し、免疫不全マウス頭蓋冠骨欠損への移植が効果的な骨再生を促すことを明らかとした。
しかし、大規模な歯周組織破壊では、欠損部が低栄養状態に陥り、骨様組織体の機能が十分に発揮されない可能性がある。そこで、血管新生を促し、低栄養状態に強い骨化様式である軟骨内骨化に着目した。
本研究では、顎骨の発生を担う神経堤細胞由来間葉系幹細胞に軟骨誘導と申請者独自の立体骨様組織作製技術を併用することで、移植先で軟骨内骨化を誘導する骨/軟骨複合型オルガノイドを樹立し、大規模骨/歯周組織再生を達成することを目的とした。
研究初年度には、骨髄由来MSCsから作製したC-MSCsから骨/軟骨複合体を作製することに成功した。また、ヒトiPS細胞由来神経堤細胞(iNCC)から誘導したMSC(iNCC-MSCs)を用いてC-MSCsを作製(C-iNCC-MSCs)し、軟骨分化誘導培地での培養によって、効率的に軟骨形成を誘導することにも成功した。
最終年度である今年度には、C-iNCC-MSCsに軟骨分化誘導と骨様組織作製技術を併用することで、軟骨細胞と骨形成細胞様細胞を内包する石灰化基質を含む骨/軟骨複合型オルガノイドを作製することに成功した。現在、この骨/軟骨複合型オルガノイドの歯周組織再生効果を検討するため、既存の歯周組織再生治療法では再生困難とされる1壁性骨欠損をヌードラット下顎大臼歯部に作製し、移植を行う実験を開始している。