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骨増生術における細胞移植治療は、より審美・機能的な補綴歯科治療を可能にするものと期待されている。従来の顎骨再生アプローチは、骨芽細胞の石灰化能に依存した「膜性骨化」を基本としていた。しかし、広範な骨欠損では細胞は低酸素状態に陥りがちであり、血液を供給する血管新生も困難であるため、この骨化様式による再生治療には限界があるかもしれない。これに対して本研究では、低酸素状態が有利に作用する「軟骨内骨化」に着目する。本研究は、iPS細胞から作製した軟骨細胞塊を用い、軟骨内骨化を模倣して骨欠損の再生を導く治療法の開発を目的とする。初年度は、マウス歯肉由来iPS 細胞を用い、胚様体を軟骨細胞誘導培地で3次元的に培養する際に、小分子化合物、成長因子や分化誘導時の力学的刺激が、効率的な軟骨細胞塊の形成を著明に誘導することを明らかにした。本年度は、マウスiPS細胞から誘導した軟骨細胞塊および骨芽細胞塊への分化誘導を組み合わせることで、細胞塊を部分的あるいは全体的に石灰化させ、iPS細胞から軟骨/骨芽細胞複合体が作製できる可能性を示した。また、マウスiPS細胞に小分子化合物、成長因子および力学適刺激を与えて作成した軟骨細胞塊について、その分化の程度をRT-PCR、免疫組織染色等で解析した。その結果、誘導したiPS細胞由来細胞塊は球状の充実性の細胞塊を呈し、軟骨細胞特異的な遺伝子を高発現しており、軟骨細胞基質の染色に陽性を示したことから、細胞塊が成熟な軟骨細胞塊であることが確認された。一方、マウスiPS細胞から誘導した骨芽細胞塊を同様に解析した結果、細胞塊は内部に高度な石灰化を示し、骨芽細胞特異的な遺伝子を高発現する成熟な骨芽細胞塊であることが確認された。さらに、これら細胞塊をラット骨欠損モデルに移植し、細胞移植が骨形成を促進する知見を得た。
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