Development of bone regeneration methods based on understanding of tissue remodeling

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K19883
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Tei Yuichi 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30345053)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 寛之 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (10883481) ; 大庭 伸介 大阪大学, 大学院歯学研究科, 教授 (20466733) ; 酒井 崇匡 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (70456151) ; 北條 宏徳 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 准教授 (80788422)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: 組織リモデリング / バイオマテリアル

Outline of Final Research Achievements

In this study, by focusing on skeletal progenitors, we performed the lineage tracing analysis and single cell RNA-seq (scRNA-seq) analysis to understand behavior of the progenitors and the mechanism of cell fate determination to osteoblasts at bone repair sites. As a result, we confirmed that Gli1-positive cells were activated at bone repair sites and contributed to bone repair and fibrosis. scRNA-seq analysis provided candidate signaling factors involved in the fate determination to osteoblasts. We also developed a new hydrogel with drug-loading ability and demonstrated its contribution to bone regeneration in cell experiments and animal models.

Free Research Field

骨再生

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、骨の修復過程におけるGli1陽性の骨格系前駆細胞の振る舞いと、骨修復・線維化における制御機構の一端が明らかになった。一細胞解析により、骨再生への関与が推定される候補因子群が見つかった。さらに、新規ハイドロゲルの開発を通して、成長因子を保持・遊離可能な機構を有する足場材料の開発に成功した。今後、これらの因子・材料を組み合わせることで、安全で効率的な骨再生医療の実現に寄与することが期待される。