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AIを用いた骨芽細胞運命転換の機構解明と骨再生治療への応用

研究課題

研究課題/領域番号 17H04316
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 整形外科学
研究機関京都府立医科大学

研究代表者

松田 修  京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00271164)

研究分担者 菅波 晃子  千葉大学, 大学院医学研究院, 助教 (10527922)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2019年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2018年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2017年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
キーワードダイレクト・リプログラミング / 骨芽細胞 / 再生医学 / ダイレクト・コンヴァージョン / 再生医療
研究成果の概要

骨疾患の再生医療の目的で、移植用の自家骨芽細胞を誘導する技術が望まれる。我々は、ヒト線維芽細胞に転写因子を遺伝子導入し、または化合物を添加することにより、骨芽細胞に直接誘導する技術を創出した。しかし臨床応用に展開するためには、最適な誘導法を確立し、誘導のメカニズムを分子レベルで理解し、3Dの骨組織構成技術を創生する必要がある。そこでAIコンビナトリアル・ケミストリーを用いてダイレクト・リプログラミングに関与する可能性のある分子群に対する特異的阻害剤を開発し、また3D骨組織の構築技術を開発した。その結果、ケミカル・ダイレクト・リプログラミング法を骨再生医療として実用化するための基盤情報を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

骨粗鬆症性骨折後の癒合不全などに対して骨再生医療が求められている。我々のダイレクト・リプログラミング法を用いれば、患者から極めて低侵襲に採取できる線維芽細胞から、高機能な移植用自家骨芽細胞を均質かつ無尽蔵に作出することができる。さらに、遺伝子導入が不要で化合物添加だけで誘導できること、効率が高く骨基質の産生能が高いこと、3Dスキャフォールド中で誘導することにより患者の病変部に合致した任意の形状にテーラーメイドで立体造形できることが必要とされる。本研究はこのような骨再生医療に適したケミカル・ダイレクト・リプログラミング技術につながる成果をもたらしたので、高い学術的および社会的意義を有する。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 4件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Fabrication of contractile skeletal muscle tissues using directly converted myoblasts from human fibroblasts2020

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Kazunori、Ohsumi Saki、Kishida Tsunao、Mazda Osam、Honda Hiroyuki
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: 129 号: 5 ページ: 632-637

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2019.11.013

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 3D-additive deposition of an antibacterial and osteogenic silicon nitride coating on orthopaedic titanium substrate2020

    • 著者名/発表者名
      Zanocco Matteo、Boschetto Francesco、Zhu Wenliang、Marin Elia、McEntire Bryan J.、Bal B. Sonny、Adachi Tetsuya、Yamamoto Toshiro、Kanamura Narisato、Ohgitani Eriko、Yamamoto Kengo、Mazda Osam、Pezzotti Giuseppe
    • 雑誌名

      Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials

      巻: 103 ページ: 103557-103557

    • DOI

      10.1016/j.jmbbm.2019.103557

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Osteogenic response of mesenchymal progenitor cells to natural polysaccharide nanogel and atelocollagen scaffolds: A spectroscopic study2019

    • 著者名/発表者名
      Horiguchi Satoshi、Adachi Tetsuya、Rondinella Alfredo、Boschetto Francesco、Marin Elia、Zhu Wenliang、Tahara Yoshiro、Yamamoto Toshiro、Kanamura Narisato、Akiyoshi Kazunari、Pezzotti Giuseppe、Mazda Osam
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: C

      巻: 99 ページ: 1325-1340

    • DOI

      10.1016/j.msec.2019.02.043

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The tetraspanin CD81 mediates the growth and metastases of human osteosarcoma2019

    • 著者名/発表者名
      Mizoshiri Naoki、Shirai Toshiharu、Terauchi Ryu、Tsuchida Shinji、Mori Yuki、Hayashi Daichi、Kishida Tsunao、Arai Yuji、Mazda Osam、Nakanishi Tohru、Kubo Toshikazu
    • 雑誌名

      Cellular Oncology

      巻: 42 号: 6 ページ: 861-871

    • DOI

      10.1007/s13402-019-00472-w

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Treadmill Running in Established Phase Arthritis Inhibits Joint Destruction in Rat Rheumatoid Arthritis Models2019

    • 著者名/発表者名
      Fujii Yuta、Inoue Hiroaki、Arai Yuji、Shimomura Seiji、Nakagawa Shuji、Kishida Tsunao、Tsuchida Shinji、Kamada Yoichiro、Kaihara Kenta、Shirai Toshiharu、Terauchi Ryu、Toyama Shogo、Ikoma Kazuya、Mazda Osam、Mikami Yasuo
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 20 号: 20 ページ: 5100-5100

    • DOI

      10.3390/ijms20205100

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Treadmill Running Ameliorates Destruction of Articular Cartilage and Subchondral Bone, Not Only Synovitis, in a Rheumatoid Arthritis Rat Model.2018

    • 著者名/発表者名
      Shimomura S, Inoue H, Arai Y, Nakagawa S, Fujii Y, Kishida T, Ichimaru S, Tsuchida S, Shirai T, Ikoma K, Mazda O, Kubo T.
    • 雑誌名

      Int J Mol Sci

      巻: 19 号: 6 ページ: 1653-1653

    • DOI

      10.3390/ijms19061653

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nanogel tectonic porous 3D scaffold for direct reprogramming fibroblasts into osteoblasts and bone regeneration.2018

    • 著者名/発表者名
      Sato Y, Yamamoto K, Horiguchi S, Tahara Y, Nakai K, Kotani SI, Oseko F, Pezzotti G, Yamamoto T, Kishida T, Kanamura N, Akiyoshi K, Mazda O.
    • 雑誌名

      Sci Rep

      巻: 8 号: 1 ページ: 15824-15824

    • DOI

      10.1038/s41598-018-33892-z

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Incorporating Si3N4 into PEEK to Produce Antibacterial, Osteocondutive, and Radiolucent Spinal Implants2018

    • 著者名/発表者名
      Pezzotti Giuseppe、Marin Elia、Adachi Tetsuya、Lerussi Federica、Rondinella Alfredo、Boschetto Francesco、Zhu Wenliang、Kitajima Takashi、Inada Kosuke、McEntire Bryan J.、Bock Ryan M.、Bal B. Sonny、Mazda Osam
    • 雑誌名

      Macromolecular Bioscience

      巻: 18 号: 6 ページ: 1800033-1800033

    • DOI

      10.1002/mabi.201800033

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evaluation of femoral perfusion using dynamic contrast-enhanced MRI after simultaneous initiation of electrical stimulation and steroid treatment in an osteonecrosis model2018

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Hiroki、Ueshima Keiichiro、Saito Masazumi、Ikoma Kazuya、Ishida Masashi、Goto Tsuyoshi、Hayashi Shigeki、Ikegami Akira、Fujioka Mikihiro、Mazda Osam、Kubo Toshikazu
    • 雑誌名

      Electromagnetic Biology and Medicine

      巻: Epub ahead of print 号: 2 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1080/15368378.2018.1466310

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Silicon nitride surface chemistry: A potent regulator of mesenchymal progenitor cell activity in bone formation2017

    • 著者名/発表者名
      G. Pezzotti, R. M. Bock, T. Adachi, A. Rondinella, F. Boschetto, W. Zhu, E. Marin, B. McEntire, B. S. Bal, O. Mazda
    • 雑誌名

      Applied Materials Today

      巻: 9 ページ: 82-95

    • DOI

      10.1016/j.apmt.2017.05.005

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] PGE1 and E3 show lower efficacies than E2 to β-catenin-mediated activity as biased ligands of EP4 prostanoid receptors2017

    • 著者名/発表者名
      Araki Yumi、Suganami Akiko、Endo Suzu、Masuda Yuta、Fukushima Keijo、Regan John W.、Murayama Toshihiko、Tamura Yutaka、Fujino Hiromichi
    • 雑誌名

      FEBS Lett.

      巻: 591 号: 22 ページ: 3771-3780

    • DOI

      10.1002/1873-3468.12878

    • NAID

      130007900719

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] HIF-1α in articular cartilage is up-regulated by treadmill running in vivo2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujii, H. Inoue, Y. Arai, S. Shimomura, S. Nakagawa, S. Tsuchida, S. Ichimaru, O. Mazda, T. Kubo
    • 学会等名
      Orthopaedic Research Society
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hypoxic condition promotes differentiation from human iPSC to cartilage2019

    • 著者名/発表者名
      Shimomura S, Inoue H, Arai Y, Nakagawa S, Tsuchida S, Ichimaru S, Fujii Y, Mazda O, Kubo T.
    • 学会等名
      65th Annual Meeting of Orthopaedic Research Society
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct reprogramming of fibroblasts into osteoblast-like cells having chemotaxis by defined factors2019

    • 著者名/発表者名
      Ohara M, Taniguchi D, Oda R, Fujiwara H, Kishida T, Mazda O and Kubo T.
    • 学会等名
      65th Annual Meeting of Orthopaedic Research Society
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Regulation of inflammatory cytokine expression and osteoclastgenesis by gap junctional protein in vitro and in vivo.2017

    • 著者名/発表者名
      Shimomura S. et al.
    • 学会等名
      The 5th annual meeting of the international cytokine and interferon society
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of hypoxic conditions in differentiation of human iPSC to cartilage2017

    • 著者名/発表者名
      Shimomura S. et al.
    • 学会等名
      64th Annual Meeting of Orthopaedic Research Society
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダイレクト・リプログラミングの運動器再生医療への展開2017

    • 著者名/発表者名
      松田 修他
    • 学会等名
      第36回日本運動器移植・再生医学研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Rewriting cell scenarios for regenerative medicine2017

    • 著者名/発表者名
      Mazda O. et al.
    • 学会等名
      Italy meets Asia: Scientific Venue in Kyoto 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Combination therapy of anti-cancer drugs with photo-induced immunotherapy2017

    • 著者名/発表者名
      Suganami A. et al.
    • 学会等名
      第76回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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