最適空間を有する細胞基盤に反重力刺激を加えた幹細胞培養法の開発

• 研究課題/領域番号: 23659907
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 歯科医用工学・再生歯学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 久保木 芳徳 北海道大学, -, 名誉教授 (00014001)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2012年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2011年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: ３次元培養 / アクチン / コラーゲン / 骨原細胞 / 反重力装置 / チタン不織布 / チタン結合蛋白 / 反重力効果 / ３次元マトリックス / 3次元培養法 / 重力 / 動力学刺激 / 抗がん剤開発 / 3次元マトリックス / ３次元培養法

研究概要

各種の3次元培養法は、細胞基盤の体積が増すほど循環が不足するので、動力学的要素が必要となる。我々は最も単純に重力を力学刺激として応用する目的で培養皿を反転する反重力法を考案しその装置を発明した。本装置内によれば市販35 mm培養皿上で細胞を通常の正重力方向とそれを反転した反重力方向とで、形態学的、生化学的に比較分析できる。また、あらゆる3次元細胞基盤にも適用できる。該当年度では、骨原細胞MC-3T3 E1およびがん細胞MG63を用いた。その結果、反重力下では形態的な特性あるパターン形成のみならず、アクチンおよび、コラーゲンがRNAレベルで、正重力下の１０～２０倍以上に増大することを確認できた。

研究成果

• [雑誌論文] Bone enhancing effect of titanium-binding proteins isolated from bovine bone and implanted into rat calvaria with titanium scaffold (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Kuboki, Toshitake Furusawa, Masaaki Sato, Yongkun Sun, Hidero Unuma, Shigeaki Abe, Ryuichi Fujisawa, Tsukasa Akasaka, Fumio Watari, Hiroko Takita, Rachel Sammons
  • 雑誌名: Biomedical Materials and Engineering 巻: Vol.24, Number3 号: 3 ページ: 1539-1548
  • DOI: 10.3233/bme-140958
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bone enhancing effect of titanium-binding proteins isolated from bovine bone and implanted into rat calvaria with titanium scaffold (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Kuboki , Toshitake Furusawa, Masaaki Sato, Sun Yongkun, Hidero Unuma, Ryuichi Fujisawa, Shigeaki Abe, Tsukasa Akasaka, Fumio Watari, Hiroko Takita, Rachel Sammons
  • 雑誌名: Biomedical Materials and Engineering 巻: In press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implantation with new 3D-porous titanium web for treatment of parietal bone defect in rabbit. (2013)
  • 著者名/発表者名: Zhikun Guo, Shouhei Iku, Lingmin Mua, Yufeng Wangd, Takaki Shimab, Yasuo Seki, Qiong Lia and Yoshinori Kuboki
  • 雑誌名: Artificial Organs 巻: 37 号: 7 ページ: 623-628
  • DOI: 10.1111/aor.12058
  • 査読あり
• [雑誌論文] Periodontal regeneration following application of basic fibroblast growth factor-2 in combination with beta tricalcium phosphate in class III furcation defects in dogs (2013)
  • 著者名/発表者名: Saito A, Saito E, Kuboki Y, Kimura M, Nakajima T, Yuge F, Kato T, Honma Y, Takahashi T, Ohata N
  • 雑誌名: Dent Mater J 巻: 32(2) ページ: 256-62
  • NAID: 10031151409
  • 査読あり
• [雑誌論文] Periodontal regeneration following application of basic fibroblast growth factor-2 in combination with beta tricalcium phosphate in class III furcation defects in dogs (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira SAITO, Emiko SAITO, Yoshinori KUBOKI, Mariko KIMURA, Toshinori NAKAJIMA, Fumihiko YUGE, Tsuyoshi KATO, Yoshiyuki HONMA, Tomomi TAKAHASHI and Noboru OHATA
  • 雑誌名: Dental Materials Journal 巻: 32 ページ: 256-262
  • NAID: 10031151409
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimal Diameter of Honeycomb Tunnel Structure induces Bone Regeneration and Metabolism by Promoting Angiogenesis for an Implant Circumference Bone Defect (2013)
  • 著者名/発表者名: Shirota T., Satoru Shintani S., Yoshizawa Y., Kuboki Y., Sammons R., Yagami K
  • 雑誌名: Journal of Hard Tissue Biology 巻: 22 ページ: 417-418
  • NAID: 130004480610
• [雑誌論文] Implantation with new 3D-porous titanium web for treatment of parietal bone defect in rabbit (2013)
  • 著者名/発表者名: Zhikun Guo, Shouhei Iku, Lingmin Mua, Yufeng Wangd, Takaki Shimab, Yasuo Sekib, Qiong Lia and Yoshinori Kuboki
  • 雑誌名: Artificial Organ 巻: 37
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction between titanium and phosphoproteins revealed by chromatography column packed with titanium beads (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Kuboki, Toshitake Furusawa, Masaaki Sato, Sun Yongkun, Hidero Unuma, Ryuichi Fujisawa, Shigeaki Abe, Tsukasa Akasaka, Fumio Watari, Hiroko Takita, Rachel Sammons
  • 雑誌名: Bio-Medical Materials and Engineering 巻: Vol.22, No.5 号: 5 ページ: 283-288
  • DOI: 10.3233/bme-2012-0718
  • NAID: 120006876302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three dimensional geometry of honeycomb collagen promotes higher beating rate of myocardical cells in culture (2012)
  • 著者名/発表者名: Zhikun Guo, Shouhei Iku, Zheng Xianjiea, Rachel, L. Sammons, Yoshinori Kuboki
  • 雑誌名: Artificial Organ 巻: Vol.36, No.9 ページ: 816-819
  • 査読あり
• [雑誌論文] Periodontal repair following implantation of beta-tricalcium phosphate with different pore structures in class III furcation defects in dogs (2012)
  • 著者名/発表者名: Saito E, Saito A, Kuboki Y, Kimura M, Honma Y, Takahashi T, Kawanami M
  • 雑誌名: Dent Mater J 巻: Vol.31, No.4 ページ: 681-688
  • NAID: 10030501930
  • 査読あり
• [雑誌論文] Honeycomb form β-tricalcium phosphate induces osteogenesis by geometrical property with BMSC. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yagami K, Yanagisawa S, Kuboki Y
  • 雑誌名: Biomed Mater Eng. 巻: 21 号: 5-6 ページ: 291-306
  • DOI: 10.3233/bme-2012-0677
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three dimensional geometry of honeycomb collagen promotes higher beating rate of myocardical cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Zhikun Guo, Shouhei Iku, Zheng Xianjiea, Rachel, L. Sammons, Yoshinori Kuboki
  • 雑誌名: Artificial Organ 巻: 36 ページ: 816-819
  • 査読あり
• [雑誌論文] Periodontal repair following implantation of beta-tricalcium phosphate with different pore structures in class III furcation defects in dogs (2012)
  • 著者名/発表者名: Saito E, Saito A, Kuboki Y, Kimura M, Honma Y, Takahashi T, Kawanami M.
  • 雑誌名: Dent Mater J. 巻: 31 ページ: 681-688
  • NAID: 10030501930
  • 査読あり
• [雑誌論文] nteraction between titanium and phosphoproteins revealed by chromatography column packed with titanium beads (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Kuboki , Toshitake Furusawa, Masaaki Sato, Sun Yongkun, Hidero Unuma, Ryuichi Fujisawa, Shigeaki Abe, Tsukasa Akasaka, Fumio Watari, Hiroko Takita, Rachel Sammons
  • 雑誌名: Bio-Medical Biomedicals and Enigineering 巻: 22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three dimensional geometry of honeycomb collagen promotes higher beating rate of myocardical cells in culture (2012)
  • 著者名/発表者名: Guo Zhikun, Shouhei Iku, Zheng Xianjiea, Rachel L. Sammons, Yoshinori Kuboki,
  • 雑誌名: Artificial Organ 巻: 36
  • 査読あり
• [雑誌論文] Honeycomb form ß-tricalcium phosphate induces osteogenesis by geometrical property with BMSC (2012)
  • 著者名/発表者名: Kimitoshi Yagami, Tatsuo Shirota, Satoru Shintani, Mitsuori Mayahara, Mikio Nishizawa, Shigeru Yanagisawa, Rachel Sammons, Yoshinori Kuboki
  • 雑誌名: Bio-medical Materials and Engineering 巻: 22
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of hydroxyapatite-coated titanium fiber web on human osteoblast functional activity (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirota M, Hayakawa T, Ametani A, Kuboki Y, Sato M, Tohnai I
  • 雑誌名: Int J Oral Maxillofac Implants 巻: Vol.26, No.2 ページ: 245-250
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of gelatin-capped gold nanoparticles with variable gelatin concentration (2011)
  • 著者名/発表者名: Neupane MP, Uo M., 他6名
  • 雑誌名: Journal of Nanoparticle Research 巻: 13 号: 2 ページ: 491-498
  • DOI: 10.1007/s11051-010-9971-9
  • 査読あり
• [学会発表] 反重力培養装置とチタン製不織布とを?用したチタン結合蛋白質の培養系での活性検出 (2014)
  • 著者名/発表者名: 久保木芳徳,古沢利武, 鵜沼英郎,劉闖, 藏崎正明, 中沖靖子, 藤澤 隆一, 阿部薫明, 滝田裕子 Rachel Sammons
  • 学会等名: 第26回代用臓器再生研究会
  • 発表場所: 北海道大学・医学部(札幌市)
  • 年月日: 2014-03-01
• [学会発表] 幾何構造による骨組織誘導能を持つアテロコラーゲンコートβ-TCP 担体による骨形成能の評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 八上公利、定岡直、久保木芳徳、小野寺純、松永未知男、木村満利子
  • 学会等名: 第12回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: 横浜市西区みなとみらい パシフィコ横浜(会議センター)
  • 年月日: 2013-03-21
• [学会発表] チタンとタンパク質の反応についてー その基礎と応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 久保木 芳徳,古沢 利武, 佐藤 正明, 孫 永琨,鵜沼 英郎,滝田 裕子, 中沖 靖子, 藤澤 隆一, 阿部 薫明, 赤坂 司, 亘理 文夫, 小川 真吾, R. L. Sammons
  • 学会等名: 生物物理学会北海道支部会
  • 発表場所: 北海道大学・理学部(札幌市)
  • 年月日: 2013-03-05
• [学会発表] チタン製の人工骨・人工歯根が骨に結合する生化学的メカニズム (2013)
  • 著者名/発表者名: 久保木 芳徳,古沢 利武, 佐藤 正明, 孫 永琨,鵜沼 英郎,滝田 裕子,藤澤 隆一, 阿部 薫明, 赤坂 司, 亘理 文夫, Rachel L. Sammons
  • 学会等名: 第25回代用臓器・再生医学研究会
  • 発表場所: 社会医療法人北楡会 札幌北楡病院内(札幌市)
  • 年月日: 2013-02-23
• [学会発表] 蛋白質とチタンの生化学的反応：インプラントの原理解明から出発する歯科医療体制の改革 (2013)
  • 著者名/発表者名: 久保木芳徳
  • 学会等名: バイオインテグレーション学会
  • 発表場所: 北海道大学 （札幌市）
  • 招待講演
• [学会発表] Interactions of Bone Phosphoproteins with Titanium: A New Hypothesis for the Mechanism of Titanium Implant Fixation , June 2-6, 2013| Wuhan, China (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Kuboki, Toshitake Furusawa, Yongkun Sun
  • 学会等名: International Congress on Biomedical Materials
  • 発表場所: Optics Valley Kingdom Plaza，武漢 （中国）
  • 招待講演
• [学会発表] 幾何構造による骨組織誘導能を持つアテロコラーゲンコートβ-TCP担体による骨形成能の評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 八上公利、定岡直、久保木芳徳、小野寺純、松永未知男、木村満利子
  • 学会等名: 第12回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: パシフィコ横浜 会議センター （横浜市）
• [学会発表] Sammon Biochemical Mechanism of Binding between Titanium Implant and Bone : Interaction of Phosphoproteins on the Surface of Titanium (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Kuboki, Toshitake Furusawa, Masaaki Satou, Sun Yongkun, Hiderou Unuma, Ryuichi Fujisawa, Shigeaki Abe, Tsukasa Akasaka, Fumio Watari, Hiroko Takaita and Rachel L
  • 学会等名: 9^<th> World Biomaterials Congress
  • 発表場所: Pride International Convention Centre, Chengdu, China
  • 年月日: 2012-06-02
• [学会発表] Biochemical Mechanism of Binding between Titanium Implant and Bone: Interaction of Phosphoproteins on the Surface of Titanium (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Kuboki, Toshitake Furusawa, Masaaki Satou, Sun Yongkun, Hiderou Unuma, Ryuichi Fujisawa, Shigeaki Abe, Tsukasa Akasaka, Fumio Watari, Hiroko Takaita and Rachel L. Sammons
  • 学会等名: 9th World Biomaterials Congress
  • 発表場所: 成都国際会議場（中国）
• [学会発表] チタン反応性タンパク質をクロマトグラフィーと質量分析によって血清中より検出し た (2011)
  • 著者名/発表者名: 久保木芳徳,古沢利武, 佐藤正明, 孫永昆,鵜沼英郎,阿部薫明
  • 学会等名: 第9回日本バイオマテリアル学会
  • 発表場所: 京都テルサ(京都市)
  • 年月日: 2011-11-22
• [学会発表] タンパク質とチタンの反応 : インプラント定着の機構解明を目指して (2011)
  • 著者名/発表者名: 久保木 芳徳,古沢 利武, 佐藤 正明, 孫 永?,鵜沼 英,滝田 裕子, 藤澤 隆一, 阿部 薫明, 赤坂 司, 亘理 文夫
  • 学会等名: 北海道歯学会秋期例会
  • 発表場所: 北海道大学 歯学部講堂(札幌市)
  • 年月日: 2011-11-19
• [学会発表] 反重力装置による骨芽細胞に対する重力効果の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 久保木芳徳, 孫永昆, 滝田裕子, 賀来亨, 西村浩之, 菊地敦紀
  • 学会等名: 第19回顎顔面バイオメカにクス学会
  • 発表場所: 大阪千里ライフサイエンスセンター(豊中市)
  • 年月日: 2011-11-12
• [学会発表] 八上公利反重力装置の創製による骨芽細胞に対する重力効果の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 久保木芳徳、孫永昆、滝田裕子、賀来亨、西村浩之、菊地敦紀、小川真吾
  • 学会等名: 第29回日本骨代謝学会
  • 発表場所: 大阪国際会議場(大阪市)
  • 年月日: 2011-07-28
• [学会発表] A serum protein that interacts with the surface of titanium was identified as b-casein precursor by chromatography and mass (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Kuboki, Toshitake Furusawa, Masaaki Satou, Sun Yongkun, Hiderou Unuma, Shigeaki Abe, Tsukasa Akasaka, Fumio Watari, Hiroko Takita, Rachel Sammons
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Surface and Interface of Biomaterials (SIB2011)
  • 発表場所: 北海道大学国際交流会館(札幌市)
  • 年月日: 2011-07-12
• [学会発表] 最適空間を有する人工マトリックスに、新しい反重力装置を組み合わせた生体により近い3次元培養システムの構築 (2011)
  • 著者名/発表者名: 久保木芳徳、滝田裕子、賀来亨、西村浩之、八上公利、安孫子宜光
  • 学会等名: 第53回歯科基礎医学会・学術大会
  • 発表場所: 日岐阜県長良川国際ホテル(岐阜市)
• [学会発表] 反重力装置の創製による骨芽細胞に対する重力効果の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 久保木芳徳、孫永昆、滝田裕子、賀来亨、西村浩之、菊地敦紀、小川真吾、八上公利
  • 学会等名: 第29回日本骨代謝学会
  • 発表場所: 大阪国際会議場（大阪市）
• [学会発表] 反重力装置による骨芽細胞に対する重力効果の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 久保木芳徳, 孫永昆, 滝田裕子, 賀来亨,西村浩之, 菊地敦紀
  • 学会等名: 第19回顎顔面バイオメカにクス学会
  • 発表場所: 大阪千里ライフサイエンスセンター（豊中市）
• [学会発表] チタン反応性タンパク質をクロマトグラフィーと質量分析によって血清中より検出した (2011)
  • 著者名/発表者名: 久保木芳徳，古沢利武, 佐藤正明, 孫永昆，鵜沼英郎，阿部薫明
  • 学会等名: 第9回日本バイオマテリアル学会
  • 発表場所: 京都テルサ（京都市）
• [学会発表] 最適空間を有する人工マトリックスに、新しい反重力装置を組み合わせた生体により近い3次元培養システムの構築 (2011)
  • 著者名/発表者名: 久保木芳徳、滝田裕子、賀来亨、西村浩之、八上公利、安孫子宜光
  • 学会等名: 第５３回歯科基礎医学会・学術大会
  • 発表場所: 岐阜県長良川国際ホテル(岐阜市)
• [学会発表] タンパク質とチタンの反応： インプラント定着の機構解明を目指して (2011)
  • 著者名/発表者名: 久保木芳徳，古沢利武, 佐藤正明, 孫永琨，鵜沼英郎，滝田裕子,
  • 学会等名: 平成23年度北海道歯学会秋季学術大会
  • 発表場所: 北海道大学歯学部講堂（札幌市）
• [学会発表] A serum protein that interacts with the surface of titanium was identified as b-casein precursor by chromatography and mass (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Kuboki,Toshitake Furusawa, Masaaki Satou, Sun Yongkun, Hiderou Unuma, Shigeaki Abe, Tsukasa Akasaka, Fumio Watari, Hiroko Takita, Rachel Sammons
  • 学会等名: the 3rd International Symposium on Surface and Interface of Biomaterials (SIB2011),
  • 発表場所: 北海道大学国際交流会館（札幌市）
• [学会発表] 象牙質リンタンパクphosphophoryn(ホスホホリン)の新しい分離法と機能について
  • 著者名/発表者名: 久保木芳徳, 中沖靖子, 佐野英彦, 藤沢隆一, 滝田裕子, 孫永昆, 古澤利武
  • 学会等名: 北海道歯学会 2013-5-10
  • 発表場所: 北海道大学 （札幌市）
• [学会発表] チタン製３Dデバイスと反重力培養装置を用いたチタン結合蛋白質のin vitro活性検出
  • 著者名/発表者名: 久保木 芳徳，古沢 利武, 鵜沼 英郎，中沖 靖子, 滝田 裕子, 藤澤 隆一, 阿部 薫明, 劉闖, 藏崎正明 Rachel Sammons
  • 学会等名: 第26回代用臓器・再生医学研究会総会
  • 発表場所: 北大（札幌）
• [学会発表] チタンとタンパク質の反応についてー その基礎と応用
  • 著者名/発表者名: 久保木 芳徳，古沢 利武, 佐藤 正明, 孫 永琨，鵜沼 英郎，滝田 裕子, 中沖 靖子,
  • 学会等名: 生物物理学会北海道支部会
  • 発表場所: 北海道大学理学部講堂 （札幌市）
• [学会発表] タンパク質とチタンの反応： インプラント定着の機構解明を目指して
  • 著者名/発表者名: 久保木 芳徳，古沢 利武, 佐藤 正明, 孫 永琨，鵜沼 英，滝田 裕子,
  • 学会等名: 北海道歯学会秋期例会
  • 発表場所: 北海道大学 歯学部講堂 （札幌市）
• [学会発表] チタン製の人工骨・人工歯根が骨に結合する生化学的メカニズム
  • 著者名/発表者名: 久保木 芳徳，古沢 利武, 佐藤 正明, 孫 永琨，鵜沼 英郎，滝田 裕子,藤澤 隆一, 阿部 薫明, 赤坂 司, 亘理 文夫, Rachel L. Sammons,
  • 学会等名: 第25回代用臓器・再生医学研究会
  • 発表場所: 社会医療法人北楡会 札幌北楡病院会議室 （札幌市）
• [図書] チタンビーズ充填カラムクロマトグラフィーによるチタンとリン蛋白質との相互作用 - 骨中に埋植されたチタン表面と骨が結合する生化学的機構の解明 - (バイオマテリアル最新の進歩 (2014)
  • 著者名/発表者名: 久保木芳徳、古澤利武、鵜沼英郎
  • 出版者: 金属学会 (印刷中)
• [図書] 生体に近い培養法 : 3次元環境と反重力刺激の融合(動物細胞の培養を成功させる条件集) (2014)
  • 著者名/発表者名: 久保木芳徳、八上公利、小川真吾、滝田裕子、蔵崎正明
  • 総ページ数: 584
  • 出版者: 技術情報協会
• [図書] 生体に近い細胞培養法：3次元環境と反重力刺激の融合 （動物細胞の培養を成功させる条件集) (2014)
  • 著者名/発表者名: 久保木芳徳、八上公利、小川真吾、滝田裕子、蔵崎正明
  • 出版者: 技術情報協会
• [図書] バイオマテリアル研究の最前線 (2014)
  • 著者名/発表者名: 久保木芳徳、古澤利武、鵜沼英郎
  • 出版者: 日本金属学会
• [図書] Impact of carbon nanotubes upon protein chemistry. In Navam S. Hettiarachchy (Ed), Food Protein and Peptides (Chemistry, Functionality, Interactions, and Commercialization) (2012)
  • 著者名/発表者名: Kuboki, Y., Fujisawa, R., Watari, F. and Sammons, L. R
  • 総ページ数: 454
  • 出版者: CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, London, New York
• [図書] Food Protein and Peptides (Chemistry, Functionality, Interactions, and Commercialization) (2012)
  • 著者名/発表者名: Kuboki, Y., Fujisawa, R., Watari, F. and Sammons, L. R.
  • 総ページ数: 454
  • 出版者: CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, London, New York
• [図書] Impact of carbon nanotubes upon protein chemistry in FOOD PROTEINS AND PEPTIDES (2012)
  • 著者名/発表者名: Kuboki, Y., Fujisawa, R., Watari, F. L. Sammons, R. L.
  • 出版者: Taylor & Francis Group
• [産業財産権] チタンータンパク質複合体、生体インプラントおよび細胞培養機材 (2012)
  • 発明者名: 久保木芳徳、古澤利武
  • 権利者名: 久保木芳徳、古澤利武
  • 産業財産権番号: 2012-124582
  • 出願年月日: 2012-05-31
• [産業財産権] チタン－タンパク質複合体、生体インプラントおよび細胞培養基材 (2012)
  • 発明者名: 久保木芳徳、古澤利武
  • 権利者名: 久保木芳徳、古澤利武
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2012-124582
  • 出願年月日: 2012-05-31