| 研究課題/領域番号 |
21K09940
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| 研究機関 | 日本大学 |
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研究代表者 |
佐藤 秀一 日本大学, 歯学部, 教授 (50225942)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| キーワード | 骨再生 / 垂直方向 / 骨膜 / 人工骨膜 / 膜透過性 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，骨膜および人工骨膜（脱分化脂肪細胞（DFAT)シート）を動物モデルの円筒天井部に設置し垂直方向から再生誘導させることによる，円筒内での垂直方向の骨再生について検討する。
はじめに，骨膜による垂直方向の骨再生に対する再生誘導能誘導能を検討する。具体的には，ラット頭頂部に直径5.0 ㎜，高さ4.0 ㎜の円筒を設置し，垂直方向の骨再生を検討するための動物モデルを作製する。そして，垂直方向からの骨膜の再生誘導能を検討するために，円筒天井部にチタンメッシュならびにポリテトラフルオエチレン製およびコラーゲン製などの組織遮断膜を用いて円筒天井を被覆する。 さらに，円筒内に成長因子（VEGF，b-FGF，HGF，PDGFおよびAndiopoetine-1）や骨補填材などの足場を添加し，それらの組み合わせ効果について検討する。円筒内の骨再生の動態はマイクロCTを用いて術後1～12週間，経日的に観察する。また，同様の動物モデルを用いて総頸動脈から造影剤を注入し，円筒内の新生血管の動態をマイクロCTで同様の期間，観察する。これらの実験で再生された，再生骨組織を試料として，再生骨中に発現するRANKLなどの遺伝子を免疫組織学的に観察する。RT-PCR法によって再生組織内の遺伝子発現を解析し，垂直方向での骨再生のメカニズムを解明する。
次に，人工骨膜を用いて垂直方向から再生誘導させ骨再生を検討する。人工骨膜（DFFATシート）の作製は，ラット腹部脂肪組織からコラゲナーゼ処理後，低遠心分離を行い，浮遊した成熟脂肪細胞分画の天井培養を1週間行い，DFAT細胞を播種し，DFATシートを作製する。そして，自家伸展骨膜の実験方法と同様に，動物モデルの円筒天井部にDFATシートを設置し，成長因子や骨補填材などの添加を行い，同様に再生骨の動態観察や再生骨組織中の遺伝子発現について解析する。
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| 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
令和4年度は，動物モデル円筒天井部に設置するために適当な新しい膜（P（LA/CL）膜）が開発販売されたので，急遽その膜を用いた垂直方向の骨再生を検討した。具体的には，円筒天井にをP（LA/CL）膜と天然コラーゲン膜を設置し，膜種類の違いによる円筒内の垂直方向の骨再生を検討した。この実験では円筒内に炭酸アパタイトおよび牛骨ミネラル（DBBM）を填入し， 骨再生を検討した。その結果，マイクロCT観察ては新生骨様組織と思われる不透過像か経日的増加を認めたが，両群間に統計学的有意差は認められなかった。組織学的評価は両群ともに残留骨補填材を認め，周囲に新生骨像を認めた。ブタ１型及び３型コラーゲン膜群ではメンブレンの残留は確認されず，P（LA/CL）膜群ではメンブレンの残留を認めた。また，組織切片の高さの評価ではブタ１型及び３型コラーゲン膜群よりP（LA/CL）膜群が有意に高かった。これらの結果より，GBR法においてP（LA/CL）膜は，スペースの獲得が維持され，垂直方向への骨増生に対し有効な一助てある可能性か示唆された。この結果は，令和5年度開催の日本大学歯学会で発表予定である。
本研究結果から骨膜と新しい人工膜との併用効果についてもさらに検討が必要なことが示唆された。そのため当初の予定より研究の進捗状況がやや遅れる結果となった。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度の結果から，さらに自家骨膜と人工膜を組み合わせて垂直方向の骨再生を検討する必要のあることがわかった。そこで，今後の研究では，天井部に自家骨膜と人工膜の併用を検討しながら，当初の計画に従い，円筒内に成長因子（VEGF，b-FGF，HGF，PDGFおよびAndiopoetine-1）や骨補填材などの足場を添加し，それぞれを組み合わせて骨再生を検討する。そして，円筒内の骨再生の動態をマイクロCTを用いて術後1～12週間，経日的に観察する。さらに，動脈から造影剤を注入し，円筒内に新生する血管をマイクロCTで同様に観察する。また，再生骨組織について再生骨中に発現するRANKLなどの遺伝子を免疫組織学的に観察する。そして，RT-PCR法によって再生組織内の遺伝子発現を解析し，垂直方向での骨再生のメカニズムを解明する。
研究のさらなる進捗を図るため，自家骨膜と人工膜による骨再生の検討と同時にDFFATシートを用いた垂直方向からの再生誘導による骨再生についても研究を進めていく。DFFATシートは，ラット腹部脂肪組織からコラゲナーゼ処理後，低遠心分離を行い，浮遊した成熟脂肪細胞分画の天井培養を1週間行い，DFAT細胞をscaffoldに播種し，DFATシートを作製する。自家伸展骨膜の実験方法と同様に，動物モデルの円筒天井部にDFATシートを設置し，成長因子や骨補填材などの添加を行い，上記実験と同様に再生骨の動態観察や再生骨組織中の遺伝子発現について解析する。
また，DFATシートの作製およびシートがうまく機能しない場合のことを考え，今後は自家骨膜の培養についても検討していく予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナウイルス禍により予定していた春季日本歯周病学会，春季，秋季日本歯科保存学会での発表や研究打合せがオンラインで行われ，旅費が減額となった。
令和5年度の研究計画では，骨膜と人工膜の併用効果について，さらに検討する必要が追加された。そのため繰越金と令和5年度の助成金を併せて令和5年度の計画に従い，実験に係る消耗品の購入と学会発表・打ち合わせ旅費に使用する予定である。
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