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軟骨膜の機能解明 ーiPS細胞由来軟骨を用いてー

Research Project

Project/Area Number 18H02924
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 56020:Orthopedics-related
Research InstitutionOsaka University (2020)
Kyoto University (2018-2019)

Principal Investigator

山下 晃弘  大阪大学, 医学系研究科, 助教 (00636855)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Keywords骨・軟骨代謝学 / 再生医療 / iPS細胞 / 幹細胞 / 骨軟骨代謝学 / 再生 / 軟骨 / 骨代謝学 / 再生医学 / 軟骨再生 / 軟骨膜 / 軟骨周膜
Outline of Annual Research Achievements

関節軟骨は骨端に位置し、円滑な関節運動を担っている。軟骨は無血管組織であるため自己修復能の乏しい組織である。そのため関節軟骨の損傷はQOLを損なう。高齢化社会の到来に伴い、軟骨再生は重要な課題の1つである。
ヒトiPS細胞は未分化状態で無限増殖能を示すため、ヒトiPS細胞由来軟骨は関節軟骨修復における有用なソースの1つである。ヒトiPS細胞由来軟骨をミニブタの関節軟骨欠損へ移植すると、移植軟骨とホスト軟骨とが融合、さらに移植軟骨同士も融合し修復組織を形成する。このiPS細胞由来軟骨は胎生期の軟骨同様に軟骨膜に囲まれている。軟骨同士が融合することから軟骨膜には融合する能力、さらには治癒促進能力がある可能性が高い。
本研究ではiPS細胞由来軟骨がin vitroにおいて自発的に融合することを見出した。このin vitro融合モデルを用い融合過程を解析した。その結果、融合は約1週目に軟骨周囲の膜の接触から始まり、4-8週後には融合部は軟骨へと置換していた。iPS細胞由来軟骨を取り囲む軟骨膜と内部の軟骨基質をRNAseqを用いて解析した結果、軟骨膜にはFGF18が高発現していた。in vitro融合モデルにおいてFGF18を添加すると融合が促進し、一方FGF阻害剤の添加は融合を阻害した。以上の結果より軟骨膜に発現するFGF18が融合において重要な機能を果たしていることを明らかにした。このiPS細胞由来軟骨の融合メカニズムを調べることは関節軟骨欠損の再生医療の実現に重要であると考えられる。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(9 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 6 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Generation of Monkey Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cartilage Lacking Major Histocompatibility Complex Class I Molecules on the Cell Surface2022

    • Author(s)
      Okutani Yuki、Abe Kengo、Yamashita Akihiro、Morioka Miho、Matsuda Shuichi、Tsumaki Noriyuki
    • Journal Title

      Tissue Engineering Part A

      Volume: 28 Pages: 94-106

    • DOI

      10.1089/ten.tea.2021.0053

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Culture substrate‐associated YAP inactivation underlies chondrogenic differentiation of human induced pluripotent stem cells2021

    • Author(s)
      Yamashita Akihiro、Yoshitomi Hiroyuki、Kihara Shunsuke、Toguchida Junya、Tsumaki Noriyuki
    • Journal Title

      Stem Cells Translational Medicine

      Volume: 10 Pages: 115-127

    • DOI

      10.1002/sctm.20-0058

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Recent progress of animal transplantation studies for treating articular cartilage damage using pluripotent stem cells2021

    • Author(s)
      Yamashita Akihiro、Tsumaki Noriyuki
    • Journal Title

      Development, Growth & Differentiation

      Volume: 63 Pages: 72-81

    • DOI

      10.1111/dgd.12706

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Human pluripotent stem cell-derived cartilaginous organoids promote scaffold-free healing of critical size long bone defects2021

    • Author(s)
      Tam Wai Long、Freitas Mendes Luis、Chen Xike、Lesage Raphaelle、Van Hoven Inge、Leysen Elke、Kerckhofs Greet、Bosmans Kathleen、Chai Yoke Chin、Yamashita Akihiro、Tsumaki Noriyuki、Geris Liesbet、Roberts Scott J.、Luyten Frank P.
    • Journal Title

      Stem Cell Research & Therapy

      Volume: 12 Pages: 513-528

    • DOI

      10.1186/s13287-021-02580-7

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Quality assessment tests for tumorigenicity of human iPS cell-derived cartilage2020

    • Author(s)
      Takei Yoshiaki、Morioka Miho、Yamashita Akihiro、Kobayashi Tomohito、Shima Nobuyuki、Tsumaki Noriyuki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 10 Pages: 12794-12805

    • DOI

      10.1038/s41598-020-69641-4

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Integration Capacity of Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cartilage.2019

    • Author(s)
      Chen X, Yamashita A, Morioka M, Senba T, Kamatani T, Watanabe A, Kosai A, Tsumaki N.
    • Journal Title

      Tissue Eng Part A

      Volume: 25 Pages: 0-0

    • DOI

      10.1089/ten.tea.2018.0133

    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Considerations in hiPSC-derived cartilage for articular cartilage repair.2018

    • Author(s)
      Yamashita A, Tamamura Y, Morioka M, Karagiannis P, Shima N, Tsumaki N
    • Journal Title

      Inflamm Regen

      Volume: 38 Pages: 0-0

    • DOI

      10.1186/s41232-018-0075-8

    • NAID

      120006937645

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヒトiPS細胞由来軟骨を用いた限局した関節軟骨治療法の開発2020

    • Author(s)
      山下 晃弘, 妻木 範行
    • Organizer
      第38回日本骨代謝学会学術集会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Application of iPS cell technologies to treat skeletal disease2020

    • Author(s)
      Yamashita A, Tsumaki N
    • Organizer
      第68回国際歯科研究学会日本部会 (JADR) 総会・学術大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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