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2021 年度 実施状況報告書

低酸素環境で刺激された幹細胞由来エクソソームを用いた新たな骨再生

研究課題

研究課題/領域番号 19K19050
研究機関名古屋大学

研究代表者

坂口 晃平  名古屋大学, 医学部附属病院, 病院助教 (70801455)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード低酸素 / 細胞外膜小胞 / エクソソーム / 骨再生 / 間葉系幹細胞
研究実績の概要

1%酸素濃度の低酸素条件で培養回収した間葉系幹細胞由来のエクソソームをラット頭蓋骨欠損モデル(直径5mm)に投与したところ、micro-CTで欠損部における新生骨形成率が21%酸素濃度の条件で培養回収したエクソソームと比べて高く、組織学的に欠損部に早期の新生骨形成が観察された。また、リンパ球など炎症細胞の浸潤はみられなかった。欠損断端の近傍ではCD31陽性細胞による管腔形成がみられるとともにCD163陽性マクロファージの集積をみとめた。CD163陽性マクロファージは抗炎症効果を発揮するマクロファージのサブタイプM2として考えられており、同エクソソーム、その中に含有されているmiRNAなどの核酸は抗炎症マクロファージを誘導する作用を有している可能性が考えられた。低酸素刺激が組織再生、修復に有利な環境を整備する因子の生成分泌を誘導する作用がある可能性が示唆された。
1%酸素濃度の低酸素条件で培養した間葉系幹細胞から分泌されたエクソソームおよび21%酸素濃度で培養回収した際のエクソソーム、それぞれからRNAを回収した後、マイクロアレイを行いmiRNA発現プロファイリングを行った。それぞれ多数のmiRNAが含まれていることが明らかとなったと同時に両者のプロファイルが異なっていることが明らかとなった。血管新生に対する効果が報告されているmiRNAが含まれている一方で、役割が未知なmiRNAも多数認めた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

新型コロナウイルス感染症の感染拡大にともない、物品の納入が遅れたり、研究業務が中断となったりとやや遅滞が生じた。本年度の実験結果により低酸素環境によって培養された間葉系幹細胞が分泌するエクソソームは、通常条件で回収されたエクソソームと比較した核酸プロファイリング、クラスター解析で違いがあることが明らかとなった。今後はエクソソーム内のmiRNAの機能解析をすすめていく。

今後の研究の推進方策

エクソソームに含まれるmiRNAの機能解析を継続して行っていく。miRNAインヒビターを用いてmiRNAの機能を抑制、他方でpCMV-MIRプラスミドを用いmiRNAを過剰発現させて、骨形成関連遺伝子や血管新生関連遺伝子の発現、細胞の増殖能や遊走能、生存率、分化能などの変化に関して調べる。動物実験ではラット頭蓋骨欠損モデルを用いて、アテロコラーゲンを足場として局所投与を行い骨再生能の変化も検証する。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルス感染症による流通の麻痺、遅滞から、予定していた消耗品の購入が一部困難であった。次年度に購入を行い、in vitro、in vivoいずれの実験においても使用して結果を蓄積していく予定である。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Dental pulp stem cell-derived small extracellular vesicle in irradiation-induced senescence2021

    • 著者名/発表者名
      Jiao Dong, Kiyoshi Sakai, Yoshiro Koma, Junna Watanabe, Kehong Liu, Hiroshi Maruyama, Kohei Sakaguchi, Hideharu Hibi
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun.

      巻: 20 ページ: 28-35

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.08.046.

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Exosomes derived from mesenchymal stem cells stimulated by hypoxia accelerated osteogenesis2021

    • 著者名/発表者名
      Kohei SAKAGUCHI, Kiyoshi SAKAI, Yukiko SUGIMURA-WAKAYAMA, Yoshiro KOMA, Junna WATANABE, Hiroshi MARUYAMA, Liu, Kehong, Dong Jiao, Hideharu HIBI
    • 学会等名
      The 2021 IADR/AADR/CADR General Session
    • 国際学会

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公開日: 2022-12-28  

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