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細胞リクルートを目的とする分化誘導因子含有scaffoldの顎骨再建への応用

研究課題

研究課題/領域番号 19K10187
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
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
研究機関明海大学

研究代表者

虻川 東嗣  明海大学, 歯学部, 准教授 (50453717)

研究分担者 羽毛田 慈之  明海大学, 歯学部, 教授 (90164772)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード未分化細胞 / 骨誘導因子 / 骨芽細胞 / PLGA / 顎骨再建 / 骨増生 / 生体吸収性材料 / 骨形成 / コントロールリリース / 再生医療 / 骨再生 / 骨移植 / scaffold / 骨誘導
研究開始時の研究の概要

顎骨欠損の再建は咀嚼機能や審美性の回復に重要である。しかしその治療はいまだ生体侵襲の大きい自家骨移植に依存しているのが現状である。
本研究では、科学研究費助成事業(2015-2018年)で開発した骨誘導因子含有生体吸収性材料(scaffold)が、実際に未分化細胞を骨芽細胞へ分化誘導し、scaffold上に骨形成を起こすことができるかをin vitro 実験で評価する。次いでウサギの上顎洞を利用したin vivo の実験を行い、骨形成能を評価する。徐放される骨誘導因子を未分化細胞や骨芽細胞に持続的に作用させて細胞分化・骨形成を促すことにより、移植骨を必要としない顎骨再建を可能にする。

研究実績の概要

顎骨再建・顎骨増生において, 多くの骨伝導能を有する材料が使われている. しかし骨誘導能を有し, かつ副作用のない材料は少ない. 本研究では骨が必要な場所へ積極的に骨形成を誘導するために, 時間経過とともに適量の骨誘導因子をcontrolled releaseするscaffoldを開発し, その放出局所濃度を評価した.
【対象・方法】 Scaffoldとして生体吸収性の PLGAを用いた. 骨誘導因子の含有を可能とするために, solvent-casting and particulate leaching 法によりPLGA内部に多孔質構造を付与した. 骨誘導因子としてデキサメタゾン(Dex), アスコルビン酸(AsAc), ベータグリセロリン酸(bGP)を含む生理食塩水を, 真空ポンプでPLGAに侵入させた. 測定用の生食水入りアンプルに移し, 時間経過とともにPLGA から放出される骨誘導因子をHPLCで測定した.
【結果】Dexは3時間まで放出が確認され, その平均濃度は53.1 nMであった. AsAcは3時間(0.23 mM), 12時間(0.04 mM), 24時間(0.01mM)ともに放出が確認され, 時間依存的に濃度は低下した. bGPは, 3時間(3.9 mM), 12時間(0.6 mM), 24時間(0.1 mM)ともに放出が確認され, 時間依存的に濃度は低下した.
【結論】未分化細胞は骨誘導因子のDex(10-1000 nM), AsAc(0.1-0.5 mM), bGP(1-10 mM)のもとで効率的に骨芽細胞へ分化し増殖する. 本研究により, PLGAから3種類の骨誘導因子が, 未分化細胞から骨芽細胞の分化・増殖に理想的な濃度で3時間放出させることが可能となった.

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Fabrication of a biodegradable osteoinductive material with control release of osteogenic growth factors for bone augmentation.2020

    • 著者名/発表者名
      Harutsugi Abukawa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Maxillofacial Implants

      巻: 19 ページ: 126-126

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Does TMJ Function and Imaging Tools Help Differentiate Between Condylar Resorption and Mandibular Hypoplasia?2020

    • 著者名/発表者名
      Abukawa H, Ogawa T, Kobayashi M, Suzuki I, Chikazu D, Shimada J.
    • 雑誌名

      Journal of Oral & Maxillofacial Surgery

      巻: 11 号: 8 ページ: 1397-1402

    • DOI

      10.1016/j.joms.2020.04.002

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Fabrication of a biodegradable osteoinductive material with control release of osteogenic growth factors for bone augmentation.2019

    • 著者名/発表者名
      Harutsugi Abukawa
    • 学会等名
      18th Anual Meeting of Pan pacific implant society
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2021-12-27  

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