骨芽細胞の分化調節機構の解析を基盤として新しい骨再生療法を開発する

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12137208
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 研究機関: 長崎大学
• 研究代表者: 山口 朗 長崎大学, 歯学部, 教授 (00142430)
• 研究分担者: 柴田 恭明 長崎大学, 歯学部, 助手 (80253673) ; 藤田 修一 長崎大学, 歯学部, 助手 (00181355) ; 高橋 弘 長崎大学, 歯学部, 助教授 (20124597)
• キーワード: 骨芽細胞 / 骨形成 / 再生 / 再生療法 / 細胞分化

研究概要

今年度は次の3点について研究を行い、以下の結果を得た。
1.骨芽細胞の分化過程におけるCbfa1の役割の解析
頭蓋冠由来のCbfa1欠損細胞はBMP-2非添加の状態ではノーザンブロット法でオステオカルシンmRNAの発現は検出できす、RT-PCR法で弱い発現が確認できた。一方、同細胞にBMP-2(500ng/ml)を添加すると48時間以内にノーザンブロット法でオステオカルシンmRNAの発現が誘導され、RT-PCR法でもオステオカルシンmRNAの発現上昇が確認できた。この結果は、BMP-2に応答するCbfa1以外の転写因子がオステオカルシンの発現調節に関与していることを示しているので、来年度はこの因子の同定を試みる。
2.マウス骨再生モデルの作成
本研究では歯科用エンジンを用いて直径2mmの円形の骨欠損を作成し、骨再生過程を解析した。この骨欠損モデルは特殊な固定装置等を必要とせずに、骨再生が再現性よく観察できることが形態学的解析で明らかとなった。また、本モデルでは骨欠損作成後3日目で骨再生部にアルカリフォスファターゼ陽性細胞とBrduを取込む細胞が増加することが明らかとなった。
3.担体/BMP-2/細胞複合体の移植実験
担体/骨芽細胞様細胞複合体を骨欠損部に移植すると担体のみの移植に比べて骨再生が促進された。また、担体/BMP-2を移植すると骨再生が著明に促進された。担体/BMP-2/細胞複合体の移植は、担体/BMP-2の移植より骨再生を促進する傾向が見られたが、有意な差ではなかった。しかし、BMP-2の添加量が少ない場合には、担体/BMP-2/細胞複合体の移植は、担体/BMP-2の移植より有意に骨再生を促進した。

研究成果

• [文献書誌] Shibata S,Fujita S,Takahashi H,Yamaguchi A,Koji T: "Assessment of decalcifying protocols for detection of specific RNA by nonradioactive in situ hybridization in calcified tissues."Histochem.Cell Biol.. 113. 153-159 (2000)
• [文献書誌] Kobayashi H,Gao Y-H,Ueta C,Yamaguchi A,Komori T: "Multilineage differentiation of Cbfa1-deficient calvarial cells in vitro."Biochem.Biophys.Res.Commun.. 273. 630-636 (2000)
• [文献書誌] Enomoto-Iwamoto M,Nakamura T,Aikawa T,Higuchi Y,Yuasa T,Yamaguchi A,Nohno T,Noji S,Matsuya T,Kurisu K,Koyama E,Pacifici M,Iwamoto M: "Hedgehog proteins induce chondrogenic cell differentiation and cartilage formation."J.Bone Miner.Res.. 15. 1659-1668 (2000)
• [文献書誌] Kataoka H,Ochi M,Enomoto K,Yamaguchi A: "Cloning and embryonic expression patterns of the zebrafish Runt domain genes, runxa and runxb."Mech Dev. 98. 139-143 (2000)
• [文献書誌] Yamaguchi A,Komori T,Suda T: "Regulation of Osteoblast Differentiation Mediated by BMPs, Hedgenhogs and Cbfa1."Endocrine Reviews. 21. 393-411 (2000)
• [文献書誌] 山口朗(分担執筆): "骨形成と骨再生・先端医療シリーズ・歯科医学2:「歯周病-新しい治療を求めて」"岡田宏,石川烈,村山洋二監修. 1-7 (2000)
• [文献書誌] Yamaguchi A(分担執筆): "Regulatory mechanism of osteoblast differentiation. In : Tissue Engineering for Therapeutic Use 4"Y.Ikada and Y.Shimizu (eds). 75-81 (2000)