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2017 年度 実施状況報告書

人工関節インプラント周囲骨溶解における破骨細胞誘導機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K10957
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

中村 美穂  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 准教授 (40401385)

研究分担者 山下 仁大  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (70174670)
堀内 尚紘  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (90598195)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード人工関節 / 骨溶解 / 破骨細胞
研究実績の概要

本研究は、人工関節インプラント周囲の骨溶解メカニズム解明に取り組み、骨溶解防止・治療に役立つマテリアルデザインに応用することを目指す。研究期間内に、インプラント周囲結合組織における異物反応に関与する細胞と、破骨細胞(骨基質分解)前駆細胞の細胞間コミュニケ―ションを明らかにする。また、周囲硬組織の骨質変化、インプラントの材料学的変化も明らかにする。平成29年度は、(1)インプラント周囲結合組織の病理組織学的解析、(2)インプラント周囲結合組織由来マクロファ-ジ系細胞の破骨細胞分化効率の比較検討(in vitro)、(3)インプラント周囲結合組織由来細胞(マクロファ-ジ・線維芽細胞)のサイトカイン分泌能(in vitro)を行った。(1) インプラント周囲結合組織の電子顕微鏡解析により、インプラント周囲に金属摩耗粉が存在していること、金属摩耗粉はチタンおよび酸化チタンであることが同定された。また、病理組織学的解析により、炎症性細胞が集積していることが確認された。(2)インプラント周囲結合組織より繊維芽細胞を分離し、摩耗粉を模倣したバイオマテリアル微粒子添加培養実験を開始した。また、関節リュウマチまたは変形性関節症患者由来の末梢血・骨髄由来単核球を分離し、分化能を比較検討したところ、由来組織により破骨細胞分化効率が異なることが見出された。(3) 関節リュウマチまたは変形性関節症患者由来の末梢血・骨髄由来単核球を分離し、破骨細胞分化過程において分泌するサイトカイン分泌能を比較検討したところ、特定のサイトカインが多く分泌されていることが見出された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成29年度は研究計画のとおり進めることができた。また、研究成果について論文投稿することができた。

今後の研究の推進方策

平成30年度も研究計画書に従い、研究を進める予定である。具体的には、平成29年度に引き続き、インプラント周囲結合組織由来の線維芽細胞の破骨細胞分化誘導因子分泌能の検討、インプラント摩耗粉を模倣したバイオマテリアル微粒子添加による破骨細胞前駆細胞の破骨細胞分化効率、吸収機能効率、サイトカイン分泌能について検討を行う。また、インプラント周囲硬組織の骨質変化検討実験を開始する。

次年度使用額が生じた理由

実験補助者の雇用を予定していたが、別経費の雇用による補助者の労働にてまかなわれたため。次年度の細胞実験用試薬の購入を予定している。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 6件、 招待講演 8件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] University of Oulu(Finland)

    • 国名
      フィンランド
    • 外国機関名
      University of Oulu
  • [雑誌論文] Gap junctional communication is involved in differentiation of osteoclasts from bone marrow and peripheral blood monocytes.2018

    • 著者名/発表者名
      Kylmaoja E, Nakamura M, Kokkonen-Puuoer H, Veli-Pekka R, Lehenkari, P, Tuukkanen J.
    • 雑誌名

      Helion

      巻: 4 ページ: e00621

    • DOI

      10.1016/j.heliyon.2018.e00621

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A critical phenomenon of phase transition in hydroxyapatite investigated by thermally stimulated depolarization currents.2017

    • 著者名/発表者名
      Horiuchi N, Iwasaki Y, Nozaki K, Nakamura M, Hashimoto K, Nagai A, Yamashita K.
    • 雑誌名

      J Am Ceram Soc

      巻: 100 ページ: 501-505

    • DOI

      10.1111/jace.14620

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Crystallization of Calcium Phosphate in Agar Hydrogels in the Presence of Polyacrylic Acid under Double Diffusion Conditions.2017

    • 著者名/発表者名
      Wada N, Horiuchi N, Nishio M, Nakamura M, Nozaki K, Nagai A, Hashimoto K, Yamashita K.
    • 雑誌名

      Cryst. Growth Des

      巻: 17 ページ: 604-611

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.6b01453

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hydroxyapatite as a nanomaterial for tissue engineering and drug therapy.2017

    • 著者名/発表者名
      Tuukkanen J, Nakamura M.
    • 雑誌名

      Curr Pharm Design

      巻: 23 ページ: 3786-3793

    • DOI

      10.2174/1381612823666170615105454

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 無機エレクトレットによるバイオミネラリゼーションの制御2017

    • 著者名/発表者名
      中村美穂, 山下仁大.
    • 雑誌名

      月刊地球

      巻: 31 ページ: 49-56

  • [雑誌論文] バイオセラミックスの高機能化2017

    • 著者名/発表者名
      中村美穂, 山下仁大
    • 雑誌名

      PHOSPHORUS LETTER

      巻: 88 ページ: 402-409

  • [雑誌論文] ポーリングによるバイオセラミックスの高機能化2017

    • 著者名/発表者名
      中村美穂, 山下仁大.
    • 雑誌名

      FC report

      巻: 35 ページ: 52-57

  • [学会発表] Surface electric fields of bioceramic electrets promote cell adhesion.2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura M, Yamashita K.
    • 学会等名
      42nd International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A new concept for hydroxyapatite in bone remodeling-the nano structure and response to mechanical strain.2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamura M.
    • 学会等名
      34th Annual Meeting for southern biomedical engineering conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アパタイトミネラルに蓄積された電気的エネルギ―による細胞機能制御2018

    • 著者名/発表者名
      中村美穂、堀内 尚紘、山下仁大.
    • 学会等名
      学際・国際高度人材育成ライフイノベ―ションマテリアル創製共同研究プロジェクト公開討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] 骨再生医療材料の表面科学と細胞制御2018

    • 著者名/発表者名
      中村美穂
    • 学会等名
      日本再生医療学会
    • 招待講演
  • [学会発表] 分極ゼオライトの電気特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      中村美穂、米山祥平、吉田直哉、大倉利典、山下仁大
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2018 年年会
  • [学会発表] Hydroxyapatite with high carbonate substitutions promotes osteoclast differentiation through osteocyte-like cells.2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nakamura, K. Yamashita.
    • 学会等名
      Finnish Bone Society Meeting 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Banked bone intended for clinical use as an electrical energy resourvoir.2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nakamura, K. Yamashita, J. Tuukkanen, P. Lehenkari.
    • 学会等名
      Finnish Bone bank meeting 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Understanding of cell-biomaterial interactions in terms of surface and materials science.2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nakamura, K. Yamashita.
    • 学会等名
      International Symposium on Biomedical and Environmental Materials
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hydroxyapatite with high carbonate substitutions promotes osteoclast formation in vitro and in vivo.2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nakamura, R.Hiratai, T. Hentunen, J. Salonen, K. Yamashita.
    • 学会等名
      European Society for Biomaterials 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] バイオマテリアル表面科学に着目した基礎研究2017

    • 著者名/発表者名
      中村美穂.
    • 学会等名
      無機リン産学連携講座
    • 招待講演
  • [学会発表] プロトン伝導を利用したセラミックエレクトレット2017

    • 著者名/発表者名
      堀内 尚紘,野崎 浩佑,中村 美穂,永井 亜希子,山下 仁大,遠山 岳史.
    • 学会等名
      平成28年度生体医歯工学共同研究拠点成果報告会
  • [学会発表] カルボン酸を用いた板状水酸アパタイトの合成.2017

    • 著者名/発表者名
      堀内尚紘,野崎浩佑,中村美穂,永井亜希子,山下仁大
    • 学会等名
      無機マテリアル学会第 134 回学術講演会
  • [学会発表] 水酸アパタイトエレクトレットの特性に与える焼結条件の影響2017

    • 著者名/発表者名
      大塚 啓介, 堀内 尚紘, 野崎 浩佑, 中村 美穂, 永井 亜希子, 山下 仁大.
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第 30 回秋季シンポジウム
  • [学会発表] 二価のカルボン酸を用いた板状水酸アパタイトの水熱合成2017

    • 著者名/発表者名
      堀内 尚紘, 野崎 浩佑, 中村 美穂, 永井 亜希子, 山下 仁大
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第 30 回秋季シンポジウム
  • [学会発表] 界面分極を利用した水酸アパタイトエレクトレットの作製とその帯電特性2017

    • 著者名/発表者名
      堀内 尚紘, 大塚 啓介, 野崎 浩佑, 中村 美穂, 永井 亜希子, 山下 仁大
    • 学会等名
      第 37 回エレクトロセラミックス研究討論会
  • [学会発表] 熱刺激脱分極電流法を用いたハイドロキシアパタイトエレクトレットの特性評価.2017

    • 著者名/発表者名
      堀内 尚紘, 大塚 啓介, 野崎 浩佑, 中村 美穂, 永井 亜希子, 山下 仁大
    • 学会等名
      第 39 回 バイオマテリアル学会大会
  • [図書] Handbook of Solid State Chemistry2017

    • 著者名/発表者名
      Horiuchi N, Nakamura M, Wada N, Yamashita K, Nagai A.
    • 総ページ数
      3756
    • 出版者
      Wily
    • ISBN
      978-3-527-32587-0

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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