高周波電流で細胞の増殖と分化を促進する革新的骨再生療法の開発

• 研究課題/領域番号: 17K11978
• 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: 歯周治療系歯学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 菅谷 勉 北海道大学, 歯学研究院, 教授 (10211301)
• 研究分担者: 本郷 裕美 北海道大学, 歯学研究院, 学術研究員 (00778970) ; 佐藤 賢人 北海道大学, 大学病院, 医員 (80784917)
• 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: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 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: 高周波電流 / 骨再生 / 分化 / 増殖 / 骨形成 / 骨芽細胞 / 骨髄幹細胞 / 血管周皮細胞 / 硬膜 / 骨髄 / 骨膜 / Duty

研究成果の概要

これまでに、骨欠損部への高周波電流刺激により多量の骨形成が促進されることを報告している。本研究は、高周波電流のDuty比と刺激時期の影響、骨芽細胞への分化を促進できる細胞を解明する目的で行った。その結果、Duty比10、30、70 %の間に有意差はなく、10 %でも十分な骨形成促進効果が認められた。通電時期は術後0～11日に通電すると有意に高い骨形成が得られ、とくに0～4日で通電効果が高かった。また、骨膜や骨基質周囲の細胞を活性化する効果はあまりみられず、骨髄由来細胞や血管周皮細胞を骨芽細胞に分化させる効果があり、とくに血管周皮細胞には高い有効性が認められた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

骨再生治療は多くの骨疾患で求められているが、本研究により高周波電流により骨形成促進効果が認められ、適切なDuty比や刺激時期、ターゲットとする細胞が明らかとなったことにより、安全で効率的な骨再生治療が臨床応用に向けて大きく前進したと言える。また、間葉系幹細胞の分化や骨芽細胞の活性化だけでなく、血管周皮細胞を骨芽細胞に分化させる可能性が示されたことは、新たな骨形成メカニズムの存在を示唆するものであり、学術的にも大きな意義がある。