低分子化合物群による骨再生システムの最適化と分子機序に関する基礎的検討

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23390460
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 高戸 毅 東京大学, 医学部附属病院, 教授 (90171454)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小笠原 徹 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (20359623) ; 鄭 雄一 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30345053) ; 森 良之 東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (70251296) ; 西條 英人 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (80372390)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 骨再生

Research Abstract

申請者らがこれまでに同定してきた骨形成性低分子化合物群と骨形成性シグナル作動性化合物群を「骨形成過程における最適な時期」に「最適な量及び組み合わせ」で適用することによって、形成される骨の形と量を制御できるのではないかという考えのもとに本研究は着想された。骨形成誘導過程における上記の化合物群の適用時期と量を最適化することにより、欠損部周囲の前駆細胞が自律的に骨の形・量・場所を決め、骨を再生させるシステムを開発することが本研究の目的である。本年度は、昨年度までの検討により骨形成に有望であることが確認されたヘリオキサンチン誘導体（TH）の骨再生効果をラット歯周疾患モデルにより検証した。
A)TH含有ゲルの作製：THは疎水性であり、水に不溶なため、シクロデキストリンに包接させ、ヒドロキシプロピルセルロースを用いて、生体に投与可能なTH含有ゲルを作製した。TH含有ゲルはインビトロにおいて顕著な細胞毒性は示さず、骨芽細胞への分化を誘導できることが判明した。また、TH含有ゲルからのTHの徐放についてもインビトロで検証すると、THのゲルからの徐放は少なくとも8日間継続することが明らかとなった。
B)ラット歯周疾患モデルの樹立：Wistar rat 8週齢オスの上顎第2臼歯の片側に4週間5-0絹糸結紮を行うことで作製した。本モデルでは、絹糸結紮1週目より歯肉の腫脹と発赤を、絹糸除去直後から歯槽骨の炎症性吸収を認め、骨吸収は絹糸除去後4週まで継続することを確認した。
C)ラット歯周疾患モデルにおけるTHの骨再生効果の検証：絹糸除去後1 週間目に、TH含有ゲルを歯肉溝内に注入し、絹糸除去後4週（TH含有ゲル投与後3週）でその歯槽骨再生効果を検証した。マイクロCT像では、対照群、TH投与群共に骨欠損部を認めたが、TH投与群では骨破壊が減少していた。歯槽骨量の定量を行うと、TH投与群では、歯槽骨の減少が有意に抑制されていることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Bone regeneration by the combined use of tetrapod-shaped calcium phosphate granules with basic fibroblast growth factor-binding ion complex gel in canine segmental radial defects. (2014)
  • Author(s): Honnami M, Choi S, Liu IL, Kamimura W, Taguchi T, Hojo H, Shimohata N, Ohba S, Koyama H, Nishimura R, Chung UI, Sasaki N, Mochizuki M
  • Journal Title: J Vet Med Sci Volume: - Pages: -
  • DOI: doi.org/10.1292/jvms.14-0027
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Implantation of tetrapod-shaped granular artificial bones or β-tricalcium phosphate granules in a canine large bone–defect model. (2014)
  • Author(s): Choi S, Liu I, Yamamoto K, Honnami M, Sakai T, Ohba S, Echigo R, Suzuki S, Chung UI, Sasaki N, Mochizuki M
  • Journal Title: J Vet Med Sci Volume: 76 Pages: 229-235
  • DOI: doi.org/10.1292/jvms.13-0054
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cranioplasty with custom-made artificial bone after resection of multilobular bone tumor in a dog. (2014)
  • Author(s): Choi S, Honnami M, Liu I, Yamamoto K, Ohba S, Echigo R, Suzuki S, Nishimura R, Chung UI, Sasaki N, Mochizuki M
  • Journal Title: J Vet Clin Volume: 31 Pages: 46-50
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bone healing by sterilizable calcium phosphate tetrapods eluting osteogenic molecules. (2013)
  • Author(s): Maeda Y, Hojo H, Shimohata N, Choi S, Yamamoto K, Takato T, Chung UI, Ohba S
  • Journal Title: Biomaterials Volume: 34 Pages: 5530-5537
  • DOI: doi: 10.1016/j.biomaterials.2013.03.089.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hedgehog-Gli activators direct osteo-chondrogenic function of bone morphogenetic protein toward osteogenesis in the perichondrium. (2013)
  • Author(s): Hojo H, Ohba S, Taniguchi K, Shirai M, Yano F, Saito T, Ikeda T, Nakajima K, Komiyama Y, Nakagata N, Suzuki K, Mishina Y, Yamada M, Konno T, Takato T, Kawaguchi H, Kambara H, Chung UI
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 288 Pages: 9924-9932
  • DOI: doi: 10.1074/jbc.M112.409342.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Repair of rabbit segmental femoral defects by using a combination of tetrapod-shaped granular artificial bones and basic fibroblast growth factor-binding ion complex gel. (2013)
  • Author(s): Honnami M, Choi S, Liu I, Kamimura W, Taguchi T, Hojo H, Shimohata N, Ohba S, Koyama H, Nishimura R, Chung UI, Sasaki N, Mochizuki M
  • Journal Title: Biomaterials Volume: 34 Pages: 9056-9062
  • DOI: doi: 10.1016/j.biomaterials.2013.08.014.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] in situ Tissue Engineering型カスタムメイド人工骨の骨癒合状態のCTによる評価 (2013)
  • Author(s): 菅野勇樹, 西條英人, 鄭雄一, 森良之, 高戸毅
  • Organizer: 第58回日本口腔外科学会総会・学術大会
  • Place of Presentation: 福岡（福岡国際会議場）
  • Year and Date: 20131011-20131013
• [Presentation] Runx1 and Runx3 are downstream effectors of Nanog in the promoted osteogenic differentiation of mesenchymal cells. (2013)
  • Author(s): Ogasawara T, Saito T, Ohba S, Abe T, Yonehara Y, Takato T
  • Organizer: 35th Annual Meeting of the American Society for Bone and Mineral Research
  • Place of Presentation: Baltimore, MD, USA
  • Year and Date: 20131005-20131005
• [Presentation] Postoperative evaluation of custom-made artificial bones fabricated by inkjet printers using computed tomography (2013)
  • Author(s): Kanno Y, Saijo H, Mori Y, Chung UI, Takato T
  • Organizer: Frontiers 2013 EPFL Symposium
  • Place of Presentation: Lausanne, Switzerland
  • Year and Date: 20130621-20130622
• [Presentation] Bone healing by the combination of SAG- and TH-loaded artificial bones. (2013)
  • Author(s): Maeda Y, Ohba S, Hojo H, Shimohata N, Yano F, Yamamoto K, Takato T, Chung UI
  • Organizer: 2nd Joint Meeting of the International Bone and Mineral Society and The Japanese Society for Bone and Mineral Research
  • Place of Presentation: 神戸（神戸コンベンションセンター・神戸ポートピアホテル）
  • Year and Date: 20130601-20130601
• [Presentation] ラット歯周炎モデルの確立と骨形成性低分子化合物による歯槽骨再生療法の検討 (2013)
  • Author(s): 波田野典子, 大庭伸介, 鄭雄一, 高戸毅
  • Organizer: 第67回日本口腔科学会総会
  • Place of Presentation: 宇都宮（栃木県総合文化センター ）
  • Year and Date: 20130523-20130525