Development of new biodegradable Mg device shape and surface treatment technology based on RNA sequencing

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K21031
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0907:Oral science and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Yanagisawa Yuta 東北大学, 大学病院, 助教 (40899738)
• Project Period (FY): 2021-08-30 – 2024-03-31
• Keywords: 骨代謝 / マグネシウム / RNAシーケンス / インプラント / 骨造成

Outline of Final Research Achievements

Titanium (Ti) or magnesium (Mg) metal was implanted in rat femurs and femurs were extracted 3 and 7 days after surgery for RNA-Seq analysis. From approximately 29 000 genes, 1900 significantly variable genes were detected. Functional investigation of expressed genes by gene ontology (GO) analysis showed gene expression related to collagen metabolism. Further pathway analysis traced upstream genes and found that the HAPLIN1 and Col2a pathways were activated with expression of the Indian hedgehog (IHH) gene in the Mg-implanted group. Further investigation of the direct relationship between Mg and these pathways showed an Integrinα10β1-mediated Col2a up take.

Free Research Field

骨代謝

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

材料学分野では、新規吸収性骨接合デバイスとしてマグネシウム（Mg）合金の利用が着目されている。またMgは骨形成初期においてカルシウム（Ca）とイオン交換を行うことで骨代謝に関与しているとされているが、生体内での生分解や骨代謝機序は解明されていないことが多い。今回、Mg埋入群で高発現を示したIHH遺伝子は軟骨形成で中心的な役割を担うことが知られているが、Ⅱ型コラーゲンやMgとの関連は報告が少ないため、これらパスウェイを包括的に把握することによりMg関連骨代謝機構の一部を観察できたことは本研究の成果であり、今後同分野の研究に知見を与えることができると考える。