仮骨延長術におけるエピジェネティック修飾による骨再生促進法の確立

• 研究課題/領域番号: 17K11531
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 形成外科学
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 三川 信之 千葉大学, 大学院医学研究院, 教授 (40595196)
• 研究分担者: 窪田 吉孝 千葉大学, 大学院医学研究院, 講師 (10375735) ; 秋田 新介 千葉大学, 医学部附属病院, 講師 (00436403)
• 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: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 骨延長術 / エピジェネティクス / 機械学習 / 脂肪細胞 / 骨新生 / 骨延長 / 脂肪 / 仮骨延長 / 再生医療

研究成果の概要

脂肪組織からは比重の違いを利用して2種類の細胞が採取できる。1つは浮遊層から分離される天井培養由来前駆脂肪細胞であり、もう1つは沈殿層から分離される脂肪組織由来幹細胞である。天井培養由来前駆脂肪細胞は長期継代後も高い骨分化ポテンシャルを維持していた。この違いを保持するメカニズムとしてCpGメチル化、ヒストン修飾H3K4me3の状態が天井培養由来前駆脂肪細胞は脂肪組織由来幹細胞と比べて骨分化関連遺伝子群が発現しやすい状態にあることを次世代シークエンサー(NGS)によって明らかにした。また、NGSによる多次元データを機械学習で次元削減し2種類の細胞群が異なるクラスターを形成することを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

頭蓋顎顔面変形症に対して我々が世界に先駆けて行ってきた仮骨延長法は多くの患者に福音をもたらしてきた。しかし、骨再生の元となる幹細胞群が不足し仮骨形成が得られない場合があることが問題だった。幹細胞群の補充のため、脂肪組織由来細胞は豊富に採取できることから有力視されている。脂肪組織由来細胞群は骨分化能を持つが、その詳細は不明だった。今回、我々は脂肪組織に含まれる2種類の細胞群の骨分化能の精密な測定、骨分化能を保持する根幹であるエピジェネティクスについて詳細な解析を行い知見を得た。エピジェネティクスへの介入により脂肪組織細胞を用いた骨形成促進への道を開く第一歩となった。