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血管構造の高速モールディングによる三次元骨組織の構築

研究課題

研究課題/領域番号 15J00200
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 生物機能・バイオプロセス
研究機関横浜国立大学

研究代表者

景山 達斗  横浜国立大学, 工学府, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2016年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2015年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード血管 / 電気化学細胞脱離 / 間葉系幹細胞 / 骨芽細胞 / マイクロゲル
研究実績の概要

骨芽細胞の前駆細胞であるヒト骨髄由来間葉系幹細胞を混合したコラーゲンゲルを、撥水性表面に微小液滴としてドロップレットすることで、ビーズ状の構造体(Bone beads)を作製した。作製したBone beadsは,細胞牽引力により急激に収縮し、高濃度のコラーゲンを含む細胞凝集体を形成した。このBone beadsを骨分化培地で2週間培養し、培養後の骨の種のアルカリホスファターゼ(初期の骨分化マーカー)活性評価,Alizarin red染色(カルシウム基質を染色)を行った。その結果、Bone beadsのアルカリホスファターゼ活性は既存のスフェロイド培養と比較しても優位に上昇し、包埋した間葉系幹細胞の骨芽細胞への分化が確認され、Alizarin red染色によりカルシウム基質の産生が確認された。さらに、血管内皮細胞を表面に覆わせたBone beadsを鋳型に集積し、培養することで、Bone beads同士の間隙に、血管内皮細胞が密な血管ネットワークを形成したcmスケールの骨組織を形成した。この組織は骨の主要成分①骨芽細胞,②骨基質,③血管構造をすべて含んでおり、生体骨に類似した組織体と言える。この組織体を、頭蓋冠に自然治癒不可能なφ4mmの欠損部を作製したヌードマウス (8週齢)に移植した結果、マイクロCT解析の結果から、既存の人工骨材料であるβ-TCPよりも高い再生能を有することが観察された。また、再生した骨組織の組織切片解析から豊富な血管網の形成が確認され、血管構造の導入により骨再生が促進されることが示された。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Catch-and-Release of Target Cells Using Aptamer-Conjugated Electroactive Zwitterionic Oligopeptide SAM2017

    • 著者名/発表者名
      J. Enomoto, T. Kageyama, T. Osaki, F. Bonalumi, F. Marchese, A. Gautieri, E. Bianchi, G. Dubini, C. Arrigoni, M. Moretti, and J. Fukuda
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 43375-43375

    • DOI

      10.1038/srep43375

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] In situ cross-linkable gelatin-CMC hydrogels designed for rapid engineering of perfusable vasculatures2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuto Kageyama, Tatsuya Osaki, Junko Enomoto, Dina Myasnikova, Tadashi Nittami, Takuro Hozumi, Taichi Ito, and Junji Fukuda
    • 雑誌名

      ACS Biomaterials Science and Engineering

      巻: 6 号: 6 ページ: 1059-1066

    • DOI

      10.1021/acsbiomaterials.6b00203

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Engineering thick cell sheets by electrochemical desorption of oligopeptides on membrane substrates2016

    • 著者名/発表者名
      Junko Enomoto, Naoto Mochizuki, Katsumi Ebisawa, Tatsuya Osaki, Tatsuto Kageyama, Dina Myasnikova, Tadashi Nittami and Junji Fukuda
    • 雑誌名

      Regenerative Therapy

      巻: 3 ページ: 24-31

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Acceleration of vascular sprouting from fabricated perfusable vascular-like structures2015

    • 著者名/発表者名
      T.Osaki, T. Kakegawa, T. Kageyama, J. Enomoto, T. Nittami and J. Fukuda,
    • 雑誌名

      PLoS one

      巻: 10(4) 号: 4 ページ: e0123735-e0123735

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0123735

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 間葉系細胞包埋ゲルビーズを用いた毛髪再生技術の開発2016

    • 著者名/発表者名
      景山達斗、福田 淳二
    • 学会等名
      第54回日本人工臓器学会大会
    • 発表場所
      米子コンベンションセンター
    • 年月日
      2016-11-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Vascularized bone tissue engineering using rapid vascular fabrication technique.2015

    • 著者名/発表者名
      Tatsuto Kageyama, Tatsuya Osaki, Junko Enomoto, Taichi Ito, Takahisa Anada, Osamu Suzuki and Junji Fukuda
    • 学会等名
      4th TERMIS-WC
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2015-09-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] 間葉系幹細胞を含む石灰化マイクロゲルの作成方法および利用方法2015

    • 発明者名
      福田淳二, 景山達斗, 園山由希江, 荒木拓人
    • 権利者名
      福田淳二, 景山達斗, 園山由希江, 荒木拓人
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-179750
    • 出願年月日
      2015-09-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [産業財産権] 血管網を有する骨移植体の作成方法及び利用方法2015

    • 発明者名
      福田淳二, 景山達斗, 園山由希江, 荒木拓人
    • 権利者名
      福田淳二, 景山達斗, 園山由希江, 荒木拓人
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-215034
    • 出願年月日
      2015-10-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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