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AIを用いたTGFRファミリー・シグナルのディファレンシャル制御による骨軟骨再生

研究課題

研究課題/領域番号 21H03058
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56020:整形外科学関連
研究機関京都府立医科大学

研究代表者

松田 修  京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00271164)

研究分担者 岸田 綱郎  京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (00370205)
山本 健太  京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (00636160)
菅波 晃子  千葉大学, 大学院医学研究院, 助教 (10527922)
高橋 謙治  京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30347447)
田村 裕  千葉大学, 大学院医学研究院, 准教授 (50263174)
PEZZOTTI G.  京都工芸繊維大学, 材料化学系, 教授 (70262962)
秋吉 一成  京都大学, 医学研究科, 研究員 (90201285)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワードダイレクト・リプログラミング / ダイレクト・コンヴァージョン / 骨芽細胞 / 軟骨細胞 / 再生医療 / 骨軟骨疾患 / ダイレクトリプログラミング / サイトカイン / ケミカル・ダイレクト・リプログラミング
研究開始時の研究の概要

運動器疾患の再生治療の目的で、移植に適した骨芽細胞、軟骨細胞等を作出する技術が望まれる。我々は、ヒト線維芽細胞にTGF-βレセプター(TGFR)阻害剤を添加して培養し骨芽細胞を誘導する技術を樹立した(ケミカル・ダイレクト・リプログラミング)。本研究では、TGFRファミリーと下流のシグナル伝達分子群に対する阻害剤等を用いて骨芽細胞と軟骨細胞等のケミカル・ダイレクト・リプログラミングの機構を解明し、骨軟骨疾患の再生医療に実現するための基礎を確立する。

研究成果の概要

骨疾患の再生治療には、移植に適した自家骨芽細胞を体細胞から誘導する技術が望まれるが、さらに骨芽細胞と軟骨細胞の両者を誘導し移植できればより望ましい。我々は以前、ヒト線維芽細胞から骨芽細胞を誘導する技術(ダイレクト・リプログラミング(DC))を確立した(PNAS)。さらにTGFR阻害剤を添加して培養し、骨芽細胞に誘導することにも成功した(ケミカルDC)。そこで本研究では、ヒト線維芽細胞から骨芽細胞と軟骨細胞様細胞の両方を誘導するケミカルDCの樹立を目的とした。その結果、各細胞のフェノタイプを誘導できる特定の化合物の組み合わせと培養条件を見出すことに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で見出した軟骨細胞様細胞の誘導法は、我々が樹立した骨芽細胞の誘導法と同様に、侵襲なく採取し拡大培養が可能な線維芽細胞から、効率が高く迅速で低コストなリプログラミングを可能とするもの考えられる。とりわけ、外来遺伝子の導入を必要とせず、外来遺伝子のインテグレーションにともなう細胞の癌化の危険性がないことなどから、安全性が高いと考えられることが重要なアドヴァンテージである。したがって、変形性関節症や関節リウマチ等に対する骨・軟骨再生医療への応用が期待できる。さらに学術的にも、骨芽細胞と軟骨細胞の発生・分化、病態発症の理解や創薬につながる重要な研究成果を生み出すものと考えられる。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 4件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 12件)

  • [雑誌論文] TGF-β inhibitor treatment of H?O?-induced cystitis models provides biochemical mechanism for elucidating interstitial cystitis/painful bladder syndrome patients2023

    • 著者名/発表者名
      Taga Hideto、Kishida Tsunao、Inoue Yuta、Yamamoto Kenta、Kotani Shin-ichiro、Masashi Tsujimoto、Ukimura Osamu、Mazda Osam
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 18 号: 11 ページ: e0293983-e0293983

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0293983

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of anti-GD2 Antibody-producing Mesenchymal Stem Cells as Cellular Immunotherapy2023

    • 著者名/発表者名
      IGUCHI MASAFUMI、YAGYU SHIGEKI、KAMBE KOSUKE、HIGASHI MAYUMI、FUMINO SHIGEHISA、KISHIDA TSUNAO、IEHARA TOMOKO、MAZDA OSAM、TAJIRI TATSURO
    • 雑誌名

      Anticancer Research

      巻: 43 号: 6 ページ: 2417-2424

    • DOI

      10.21873/anticanres.16409

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Size control of induced pluripotent stem cells colonies in two-dimensional culture for differentiation into functional monocyte-like cells2023

    • 著者名/発表者名
      Shimasaki Noriko、Shimizu Eiko、Nakamura Yuta、Iguchi Hiroki、Ueda Anna、Umekage Masafumi、Haneda Satoshi、Mazda Osam
    • 雑誌名

      Cytotherapy

      巻: 25 号: 12 ページ: 1338-1348

    • DOI

      10.1016/j.jcyt.2023.08.002

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Prophylactic application of human adipose tissue-derived products to prevent radiation disorders.2023

    • 著者名/発表者名
      Sowa Y, Inafuku N, Kishida T, Mori M, Mazda O, Yoshimura K.
    • 雑誌名

      Plast Reconstr Surg.

      巻: Jan 2 号: 6 ページ: 1207-1216

    • DOI

      10.1097/prs.0000000000010132

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hypoxia promotes differentiation of pure cartilage from human induced pluripotent stem cells.2022

    • 著者名/発表者名
      Shimomura S, Inoue H, Arai Y, Nakagawa S, Fujii Y, Kishida T, Shin-Ya M, Ichimaru S, Tsuchida S, Mazda O, Kubo T.
    • 雑誌名

      Mol Med Rep

      巻: 26 号: 1 ページ: 229-229

    • DOI

      10.3892/mmr.2022.12745

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Micronized cellular adipose matrix (MCAM) promotes the therapeutic effect of an artificial nerve conduit in peripheral nerve gap injury2022

    • 著者名/発表者名
      Sawai Seiji、Sowa Yoshihiro、Kishida Tsunao、Inokawa Hitoshi、Inafuku Naoki、Tsuchida Shinji、Oda Ryo、Fujiwara Hiroyoshi、Mazda Osam、Yoshimura Kotaro、Takahashi Kenji
    • 雑誌名

      Plastic Reconstructive Surgery

      巻: - 号: 6 ページ: 959e-969e

    • DOI

      10.1097/prs.0000000000010136

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Three-Dimensional Culture of Cartilage Tissue on Nanogel-Cross-Linked Porous Freeze-Dried Gel Scaffold for Regenerative Cartilage Therapy: A Vibrational Spectroscopy Evaluation2022

    • 著者名/発表者名
      Adachi Tetsuya、Miyamoto Nao、Imamura Hayata、Yamamoto Toshiro、Marin Elia、Zhu Wenliang、Kobara Miyuki、Sowa Yoshihiro、Tahara Yoshiro、Kanamura Narisato、Akiyoshi Kazunari、Mazda Osam、Nishimura Ichiro、Pezzotti Giuseppe
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23 号: 15 ページ: 8099-8099

    • DOI

      10.3390/ijms23158099

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ALK5 i II Accelerates Induction of Adipose-Derived Stem Cells toward Schwann Cells through a Non-Smad Signaling Pathway2021

    • 著者名/発表者名
      Seiji Sawai 1, Tsunao Kishida , Shin-Ichiro Kotani , Shinji Tsuchida , Ryo Oda , Hiroyoshi Fujiwara, Kenji Takahashi , Osam Mazda , Yoshihiro Sowa
    • 雑誌名

      Stem Cells Int .

      巻: Oct. 15 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1155/2021/8307797

    • 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] Direct Conversion of Human Fibroblasts into Adipocytes Using a Novel Small Molecular Compound: Implications for Regenerative Therapy for Adipose Tissue Defects.2021

    • 著者名/発表者名
      Sowa Y, Kishida T, Louis F, Sawai S, Seki M, Numajiri T, Takahashi K, Mazda O
    • 雑誌名

      Cells

      巻: 10 号: 3 ページ: 65-76

    • DOI

      10.3390/cells10030605

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Osteogenic Response to Polysaccharide Nanogel Sheets of Human Fibroblasts After Conversion Into Functional Osteoblasts by Direct Phenotypic Cell Reprogramming2021

    • 著者名/発表者名
      Nakai K, Yamamoto K, Kishida T, Kotani SI, Sato Y, Horiguchi S, Yamanobe H, Adachi T, Boschetto F, Marin E, Zhu W, Akiyoshi K, Yamamoto T, Kanamura N, Pezzotti G, Mazda O.
    • 雑誌名

      Front Bioeng Biotechnol .

      巻: Sep 3;9:713932 ページ: 713932-713932

    • DOI

      10.3389/fbioe.2021.713932

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Treadmill running prevents atrophy differently in fast- versus slow-twitch muscles in a rat model of rheumatoid arthritis2021

    • 著者名/発表者名
      Yoichiro Kamada , Shogo Toyama , Yuji Arai , Hiroaki Inoue , Shuji Nakagawa , Yuta Fujii Kenta Kaihara , Tsunao Kishida , Osam Mazda , Kenji Takahashi
    • 雑誌名

      J Muscle Res Cell Motil .

      巻: Dec;42(3-4) 号: 3-4 ページ: 429-441

    • DOI

      10.1007/s10974-021-09610-0

    • 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] Mechanical stimulation of chondrocytes regulates HIF-1α under hypoxic conditions2021

    • 著者名/発表者名
      Shimomura S, Inoue H, Arai Y, Nakagawa S, Fujii Y, Kishida T, Shin-Ya M, Ichimaru S, Tsuchida S, Mazda O, Takahashi K.
    • 雑誌名

      Tissue Cell .

      巻: Aug;71:101574. ページ: 101574-101574

    • DOI

      10.1016/j.tice.2021.101574

    • 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

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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