幹細胞の分化制御を指向した高架橋コラーゲン・スキャフォールドの開発

• 研究課題/領域番号: 15K15704
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 補綴・理工系歯学
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 加来 賢 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (30547542)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: コラーゲン架橋 / 幹細胞 / 移植担体 / 骨芽細胞 / 間葉系幹細胞 / 架橋阻害剤 / 歯根膜細胞

研究成果の概要

本研究は細胞移植の際に使用するコラーゲン担体の架橋制御が、材料の機械的強度を変化させるだけでなく、間葉系幹細胞の骨芽細胞分化を促進し得るのではないかとの着想から、コラーゲン架橋の変化が間葉系幹細胞の骨芽細胞分化に及ぼす影響の解析を行った。骨芽細胞の培養系における架橋阻害剤の添加により、一定の条件下ではコラーゲンの産生量に影響を及ぼさずに架橋のみを選択的に低下させることに成功した。更に架橋の変化は間葉系幹細胞の増殖、初期接着、骨芽細胞分化に影響を及ぼすことが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究ではコラーゲン架橋の変化が間葉系幹細胞の骨芽細胞分化に影響を及ぼすことを明らかにした。幹細胞の分化制御には多様な因子が影響を及ぼすことが知られているが、細胞外微小環境としてのコラーゲン、中でもその分子間架橋構造による分化制御は新たな知見である。架橋の変化による幹細胞の分化制御機構は、再生医療に広く使われるコラーゲンを基材とした移植担体や補填材の開発への応用が期待される。

研究成果

• [国際共同研究] Univ. of North Carolina at Chapel Hill(米国)
• [国際共同研究] University of North Carolina/University of Texas at Houston(米国)
• [国際共同研究] University of North Carolina/University of Texas(米国)
• [国際共同研究] University of North Carolina(米国)
• [雑誌論文] IFT20 is required for the maintenance of cartilaginous matrix in condylar cartilage (2019)
  • 著者名/発表者名: Kitami Megumi、Yamaguchi Hiroyuki、Ebina Masayuki、Kaku Masaru、Chen Di、Komatsu Yoshihiro
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 509 号: 1 ページ: 222-226
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.12.107
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Extracellular matrix with defective collagen cross-linking affects the differentiation of bone cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Ida Takako、Kaku Masaru、Kitami Megumi、Terajima Masahiko、Rosales Rocabado Juan Marcelo、Akiba Yosuke、Nagasawa Masako、Yamauchi Mitsuo、Uoshima Katsumi
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 13 号: 9 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0204306
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A multi-factorial analysis of bone morphology and fracture strength of rat femur in response to ovariectomy (2018)
  • 著者名/発表者名: Rosales Rocabado Juan Marcelo、Kaku Masaru、Nozaki Kosuke、Ida Takako、Kitami Megumi、Aoyagi Yujin、Uoshima Katsumi
  • 雑誌名: Journal of Orthopaedic Surgery and Research 巻: 13 号: 1 ページ: 318-328
  • DOI: 10.1186/s13018-018-1018-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] VWC2 Increases Bone Formation Through Inhibiting Activin Signaling (2018)
  • 著者名/発表者名: Almehmadi Ahmad、Ohyama Yoshio、Kaku Masaru、Alamoudi Ahmed、Husein Dina、Katafuchi Michitsuna、Mishina Yuji、Mochida Yoshiyuki
  • 雑誌名: Calcified Tissue International 巻: 103 号: 6 ページ: 663-674
  • DOI: 10.1007/s00223-018-0462-9
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] BRCA1 and BRCA2 tumor suppressors in neural crest cells are essential for craniofacial bone development (2018)
  • 著者名/発表者名: Kitami Kohei、Kitami Megumi、Kaku Masaru、Wang Bin、Komatsu Yoshihiro
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 14 号: 5 ページ: e1007340-e1007340
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1007340
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An ENU-induced splice site mutation of mouse Col1a1 causing recessive osteogenesis imperfecta and revealing a novel splicing rescue. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tabeta K, Du X, Arimatsu K, Yokoji M, Takahashi N, Amizuka N, Hasegawa T, Crozat K, Maekawa T, Miyauchi S, Matsuda Y, Ida T, Kaku M, Hoebe K, Ohno K, Yoshie H, Yamazaki K, Moresco EMY, Beutler B
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 7(1) 号: 1 ページ: 11717-11717
  • DOI: 10.1038/s41598-017-10343-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Functional Diversity of Ciliary Proteins in Bone Development and Disease (2017)
  • 著者名/発表者名: Kaku M, Komatsu Y
  • 雑誌名: Curr Osteoporos Rep 巻: Epub ahead of print 号: 2 ページ: 96-102
  • DOI: 10.1007/s11914-017-0351-6
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A paradigm shift for bone quality in dentistry: A literature review (2017)
  • 著者名/発表者名: Kuroshima Shinichiro, Kaku Masaru, Ishimoto Takuya Sasaki Muneteru, Nakano Takayoshi, Sawase Takashi
  • 雑誌名: Journal of Prosthodontic Research 巻: 61 号: 4 ページ: 353-362
  • DOI: 10.1016/j.jpor.2017.05.006
  • NAID: 130006198474
  • ISSN: 1883-1958, 1883-9207
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Recruitment of bone marrow-derived cells to the periodontal ligament via the stromal cell-derived factor- 1/C-X-C chemokine receptor type 4 axis (2017)
  • 著者名/発表者名: Kaku M, Kitami M, Rosales Rocabado JM, Ida T, Akiba Y, Uoshima K.
  • 雑誌名: J Periodont Res 巻: Epub ahead of print 号: 3 ページ: 617-627
  • DOI: 10.1111/jre.12430
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Prolonged Survival of Transplanted Osteoblastic Cells Does Not Directly Accelerate the Healing of Calvarial Bone Defects. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kitami M, Kaku M, Rocabado JM, Ida T, Akiba N, Uoshima K.
  • 雑誌名: J Cell Physiol. 巻: 232 号: 9 ページ: 1974-82
  • DOI: 10.1002/jcp.25302
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mechanical Loading Stimulates Expression of Collagen Cross-Linking Associated Enzymes in Periodontal Ligament. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kaku M, Rosales Rocabado JM, Kitami M, Ida T, Akiba Y, Yamauchi M, Uoshima K.
  • 雑誌名: J Cell Physiol. 巻: 231(4) 号: 4 ページ: 926-933
  • DOI: 10.1002/jcp.25184
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり