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骨オルガノイドの生成期間短縮と物性制御を目指した材料学的アプローチ

研究課題

研究課題/領域番号 19H03837
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分57040:口腔再生医学および歯科医用工学関連
研究機関岡山大学

研究代表者

松本 卓也  岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (40324793)

研究分担者 山本 雅哉  東北大学, 工学研究科, 教授 (10332735)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
キーワード組織制御 / 時間空間制御 / オルガノイド / 骨組織 / 組織成長制御 / 無機有機複合体 / 時間制御 / 空間制御 / 骨オルガノイド / 骨質制御 / ナノフラグメント / 品質制御
研究開始時の研究の概要

近年オルガノジェネシス研究が盛んとなり、骨オルガノイド形成の報告も増えている。このような中、骨オルガノイドの実用性を高める観点から骨オルガノイドの「形成時間の短縮」と「生成物の物性制御」を達成することは重要である。本研究では(a)実際の骨組織発生過程を材料学的観点で再検討し、(b)得られた結果を元に物理的、化学的人工環境をin vitroにて再現、構築する。また(c)この構築環境を利用した骨オルガノイド形成のコントロール、といったそれぞれの目的を段階的に達成し、最終的な骨オルガノイドの形成時間短縮と生成物の物性制御を目指す。

研究成果の概要

近年オルガノジェネシス研究が盛んとなっている一方、骨オルガノイド技術の応用にあたり、解決すべき問題が多く残っている。問題 の1つは「時間の制御」であり、もう一つは「生成物の物性制御」である。本研究では(a)実際の骨組織発生過程を材料学的観点で再検討、(b)得られた結果を元に物理的、化学的人工環境をin vitroにて再現、構築、(c)この構築環境を利用した骨オルガノイド生成のコントロールを試み評価した。その結果、in vitroでの迅速石灰化物生成技術の開発やそのメカニズムの一端を解明するに至った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、実際の生体骨生成過程を模倣し、再現するという新しいアプローチで骨ブロックともいえる微小骨の迅速石灰化ならびに物性制御の可能性を示すことに成功した。この骨ブロックは有機質を基材とした中で、細胞由来の石灰化物を自然析出させるものや、石灰化物を有機基材と混在してパターニングするなど、これまでにない材料といえる。この微小骨を組織再生に応用する形での医療の実現は患者のQOL回復につながり、早期の社会復帰など社会的にも大きな意義があると思われる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 6件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Mechanotransductive Mechanisms of Biomimetic Hydrogel Cues Modulating Meckel's Cartilage Degeneration2022

    • 著者名/発表者名
      Farahat Mahmoud、Hara Emilio S.、Anada Risa、Kazi Gulsan A.S.、Akhter Nahid M.、Matsumoto Takuya
    • 雑誌名

      Advanced Biology

      巻: N/A 号: 6 ページ: 2101315-2101315

    • DOI

      10.1002/adbi.202101315

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Re-Evaluation of Initial Bone Mineralization from an Engineering Perspective2022

    • 著者名/発表者名
      Hara Emilio Satoshi、Okada Masahiro、Nagaoka Noriyuki、Nakano Takayoshi、Matsumoto Takuya
    • 雑誌名

      Tissue Engineering Part B: Reviews

      巻: 28 号: 1 ページ: 246-255

    • DOI

      10.1089/ten.teb.2020.0352

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Large three-dimensional cell constructs for tissue engineering2021

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Jun-Ichi、Abe Gabriela L、Li Aonan、Matsumoto Takuya、Imazato Satoshi
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials

      巻: 22 号: 1 ページ: 571-582

    • DOI

      10.1080/14686996.2021.1945899

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of Biomechanical Environment on Degeneration of Meckel’s Cartilage2020

    • 著者名/発表者名
      Farahat M.、Kazi G.A.S.、Hara E.S.、Matsumoto T.
    • 雑誌名

      Journal of Dental Research

      巻: 100 号: 2 ページ: 171-178

    • DOI

      10.1177/0022034520960118

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cellular Fragments as Biomaterial for Rapid In Vitro Bone-Like Tissue Synthesis2020

    • 著者名/発表者名
      Akhter Mst Nahid、Hara Emilio Satoshi、Kadoya Koichi、Okada Masahiro、Matsumoto Takuya
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 21 号: 15 ページ: 5327-5327

    • DOI

      10.3390/ijms21155327

    • NAID

      120006881478

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Micro-Architectural Investigation of Teleost Fish Rib Inducing Pliant Mechanical Property2020

    • 著者名/発表者名
      Jiao Yu Yang、Okada Masahiro、Hara Emilio Satoshi、Xie Shi Chao、Nagaoka Noriyuki、Nakano Takayoshi、Matsumoto Takuya
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 13 号: 22 ページ: 5099-5099

    • DOI

      10.3390/ma13225099

    • NAID

      120006941053

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Biomimetic mineralization using matrix vesicle nanofragments2019

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Kunitomi, Emilio Satoshi Hara, Masahiro, Okada, Noriyuki Nagaoka, Takuo Kuboki, Takayoshi Nakano, Hiroshi Kamioka, Takuya Matsumoto
    • 雑誌名

      Journal of Biomedical Materials Research Part A

      巻: 107 号: 5 ページ: 1021-1030

    • DOI

      10.1002/jbm.a.36618

    • NAID

      120006775071

    • 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] 骨組織発生の材料学的再検討が新しい骨組織工学につながる2019

    • 著者名/発表者名
      松本卓也,ハラ エミリオ サトシ
    • 雑誌名

      バイオマテリアル

      巻: 37 ページ: 50-51

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 機械的刺激をベースにした骨発生の理解とその応用2022

    • 著者名/発表者名
      松本卓也
    • 学会等名
      日本再生医療学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 骨迅速石灰化への取り組み2022

    • 著者名/発表者名
      松本卓也
    • 学会等名
      日本再生医療学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 硬組織生成を模倣したアパタイト系接着材の開発2021

    • 著者名/発表者名
      松本卓也
    • 学会等名
      岡山県医用工学研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 材料科学の視点による骨石灰化の再評価と骨の新しい作り方への応用2020

    • 著者名/発表者名
      松本卓也
    • 学会等名
      歯科基礎医学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 材料学的アプローチによる硬組織発生探索と骨迅速再生技術構築に向けた展開2020

    • 著者名/発表者名
      松本卓也
    • 学会等名
      日本再生医療学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 材料学的アプローチによる組織発生探索と迅速骨再生技術構築に向けた展開2020

    • 著者名/発表者名
      松本卓也
    • 学会等名
      日本再生医療学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 歯科再生医学2019

    • 著者名/発表者名
      村上伸也、網塚憲生、齋藤正寛、松本卓也
    • 総ページ数
      340
    • 出版者
      医歯薬出版
    • ISBN
      9784263458389
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 骨再生材料及びその製造方法2020

    • 発明者名
      松本卓也、ハラ エミリオ
    • 権利者名
      松本卓也、ハラ エミリオ
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-179245
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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