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三次元酸素濃度勾配培養による骨発生機序の再構築

研究課題

研究課題/領域番号 17K20079
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 人間医工学およびその関連分野
研究機関九州大学 (2018-2019)
東北大学 (2017)

研究代表者

穴田 貴久  九州大学, 先導物質化学研究所, 准教授 (30398466)

研究分担者 鈴木 治  東北大学, 歯学研究科, 教授 (60374948)
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2017年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワード細胞・組織工学材料 / 細胞培養デバイス / 軟骨細胞 / 間葉系幹細胞 / 分化
研究成果の概要

内軟骨性骨化は骨形成過程の一つであり、軟骨から骨に置き換わる発生過程である。細胞分化において細胞周囲の動的環境や様々な分子の濃度勾配が重要な役割を果たすと考えられている。本研究では骨発生機序のモデル培養系となる新規三次元細胞培養法を提案し、間葉系幹細胞から軟骨細胞分化と血管侵入という内軟骨性骨化を生体外で再現、再構築することを目的とした。培養デバイスを設計、作製し、三次元培養した幹細胞組織体の周囲の酸素濃度を変化させ、生体を模倣した三次元組織体を作製した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では三次元培養した幹細胞組織体の周囲に酸素濃度勾配を生じさせることで、軟骨細胞の分化勾配のある三次元組織体を作製することを目的とし、これを実現するための培養デバイスを設計、作製した。この方法により幹細胞から軟骨分化、さらに血管侵入いう内軟骨性骨化を生体外で再現、再構築することを目指した。本研究によって骨発生の分子メカニズムをより詳細に明らかにすることができ、さらに骨再生医療や骨疾患のモデルとしても用いることができるため波及効果が高い。

報告書

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

    (15件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Chemical stability-sensitive osteoconductive performance of octacalcium phosphate bone substitute in an ovariectomized rat tibia defect.2020

    • 著者名/発表者名
      K Baba, Y Shiwaku, R Hamai, Y Mori, T Anada, K Tsuchiya, I Oizumi, N Miyatake, E Itoi, O Suzuki.
    • 雑誌名

      ACS Appl Bio Mater

      巻: 3 号: 3 ページ: 1444-1458

    • DOI

      10.1021/acsabm.9b01091

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vascularized Bone-Mimetic Hydrogel Constructs by 3D Bioprinting to Promote Osteogenesis and Angiogenesis2019

    • 著者名/発表者名
      Anada Takahisa、Pan Chi-Chun、Stahl Alexander、Mori Satomi、Fukuda Junji、Suzuki Osamu、Yang Yunzhi
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 20 号: 5 ページ: 1096-1096

    • DOI

      10.3390/ijms20051096

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Culture of hybrid spheroids composed of calcium phosphate materials and mesenchymal stem cells on an oxygen-permeable culture device to predict in vivo bone forming capability2019

    • 著者名/発表者名
      Sato Tomoya、Anada Takahisa、Hamai Ryo、Shiwaku Yukari、Tsuchiya Kaori、Sakai Susumu、Baba Kazuyoshi、Sasaki Keiichi、Suzuki Osamu
    • 雑誌名

      Acta Biomaterialia

      巻: 88 ページ: 477-490

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2019.03.001

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Angiogenesis involvement by octacalcium phosphate-gelatin composite-driven bone regeneration in rat calvaria critical-sized defect2019

    • 著者名/発表者名
      Kurobane Tsuyoshi、Shiwaku Yukari、Anada Takahisa、Hamai Ryo、Tsuchiya Kaori、Baba Kazuyoshi、Iikubo Masahiro、Takahashi Tetsu、Suzuki Osamu
    • 雑誌名

      Acta Biomaterialia

      巻: 88 ページ: 514-526

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2019.02.021

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Functionally-Graded Calcium Titanate Film, Prepared by Metal-Organic Chemical Vapor Deposition, on Titanium Implant2019

    • 著者名/発表者名
      Shiraishi Naru、Ishiko-Uzuka Risa、Takahashi Kenta、Ogawa Toru、Anada Takahisa、Suzuki Osamu、Goto Takashi、Sasaki Keiichi
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 9 号: 1 ページ: 172-172

    • DOI

      10.3390/app9010172

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface reactivity of octacalcium phosphate-derived fluoride-containing apatite in the presence of polyols and fluoride2017

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui S, Anada T, Shiwaku Y, Tsuchiya K, Yamazaki H, Suzuki O.
    • 雑誌名

      J Biomed Mater Res B Appl Biomater

      巻: in press 号: 6 ページ: 2235-2244

    • DOI

      10.1002/jbm.b.34026

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 骨再生のための三次元細胞培養デバイス及び生体適合性高分子の開発2020

    • 著者名/発表者名
      穴田貴久、門柚里、田中賢
    • 学会等名
      ダイナミック・アライアンス 生命機能 物質・デバイスシステム2019 G3分科会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高分子基材細胞培養デバイスの三次元組織体形成における有用性2020

    • 著者名/発表者名
      穴田貴久
    • 学会等名
      高分子学会九州支部フォーラム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 活きの良い細胞組織体を作製可能な三次元培養デバイスの開発2020

    • 著者名/発表者名
      穴田貴久
    • 学会等名
      第19回再生医療学会総会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 血管と骨形成を促進するハイドロゲル構造体の作製2018

    • 著者名/発表者名
      穴田貴久、鈴木治、Yunzhi Yang
    • 学会等名
      第40回バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] リン酸カルシウム-細胞ハイブリッド三次元複合組織体形成の 骨芽細胞分化への影響2017

    • 著者名/発表者名
      穴田貴久, 佐藤智哉, 佐々木啓一, 鈴木治
    • 学会等名
      粉体粉末冶金学会平成29 年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] Novel scaffold composites containing octacalcium phosphate. In Chapter 6, Octacalcium Phosphate Biomaterials2019

    • 著者名/発表者名
      R Hamai, T Anada, O Suzuki
    • 総ページ数
      374
    • 出版者
      Elsevier
    • ISBN
      9780081025123
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] 歯科再生医学 第三章-6 「三次元オルガノイド形成」2019

    • 著者名/発表者名
      穴田貴久、鈴木治
    • 総ページ数
      321
    • 出版者
      医歯薬出版株式会社
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 九州大学先導物質化学研究所ソフトマテリアル学際化学分野

    • URL

      http://www.soft-material.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
  • [備考] 東北大学大学院歯学研究科 顎口腔機能創建学分野

    • URL

      http://www.cfe.dent.tohoku.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2021-02-19  

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