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2021 年度 実施状況報告書

バイオ3Dプリント技術と歯根膜幹細胞株の融合による次世代型口腔インプラントの創出

研究課題

研究課題/領域番号 21K16971
研究機関九州大学

研究代表者

小野 太雅  九州大学, 大学病院, 助教 (90884734)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
キーワードバイオハイブリッドインプラント / 歯根膜幹細胞株 / バイオ3Dプリンティング / チタン / ハイドロキシアパタイト
研究実績の概要

現在、インプラント治療で用いられるインプラント体は、主に生体不活性材料で作製されており、骨への直接的な結合であるオッセオインテグレーションにて支持を得ている。一方で、生体不活性材料は骨と化学的に結合しないため、生体活性材料でのコーティングにより、インプラント体を骨へ化学的に結合させる研究が数多く行われている。また、歯根膜を持たないインプラント体は、歯根膜由来のバリア機構や固有感覚が存在しないため、細菌感染を生じやすく、過度な咬合圧の原因となることもある。これらの欠点を補うため、歯根膜とインプラント体との複合体である「バイオハイブリッドインプラント(BioHI)」の開発が進められている。申請者は既に、バイオ3Dプリンタを応用し、未分化なヒト歯根膜クローン細胞株 (1-17細胞株) を三次元的に積層することで、歯根膜同様に多層の細胞から構成されるチューブ型構造体 (1-17TB) の作製に成功している。そこで本研究では、様々な材料から作製したインプラント体と1-17TBの複合体(1-17TB-IMP)を作製し、それらについて分子生物学的解析を行うことで、1-17TB-IMPがBioHIとして機能するかについて検証を行った。

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

1-17TBとチタンコアを組み合わせた1-17TBTi、および1-17TBとハイドロキシアパタイト焼成体コアを組み合わせた1-17TBHAを作製し、それらのキャラクタリゼーションを行った。その結果、1-17TB、1-17TBTi、および1-17TBHAのいずれにおいても、多くの細胞が生存していた。一方、1-17TBおよび1-17TBTiと比較し、1-17TBHAでは、高いHGF、SDC1、ならびにVEGF発現が認められた。さらに、1-17TBHAでは、高いCEMP1およびOCN発現も認められた。

今後の研究の推進方策

本年度の研究結果から、ヒト歯根膜幹細胞から形成した歯根膜構造物には、ハイドロキシアパタイト焼成体がコアとして適している可能性が示唆された。一方、1-17細胞株は人から樹立した細胞株であるため、移植した場合には免疫的に拒絶される可能性が高い。そのため、申請者らはiPS細胞に着目している。申請者らの研究室では、iPS細胞から歯根膜幹細胞への分化誘導法を確立していることから、この方法を用い、iPS細胞から分化誘導した歯根膜幹細胞(iPS-PDLSC)を1-17細胞株の代用として使用することを計画している。

次年度使用額が生じた理由

免疫染色に使用した一次抗体(VEGF,SDC1,HGF,CEMP1,OCN)および二次抗体(DAB,FITC)は申請者の所属する医局の他の医局員が既に購入していたものを使用したため、本年度新たに購入する必要が無かった。またコロナウィルス感染症の影響で、学会等がオンライン開催となったため、旅費が必要なかった。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Generation of biohybrid implants using a multipotent human periodontal ligament cell line and bioactive core materials2021

    • 著者名/発表者名
      Ono Taiga、Tomokiyo Atsushi、Ipposhi Keita、Yamashita Kozue、Alhasan M Anas、Miyazaki Yudai、Kunitomi Yoshihiro、Tsuchiya Akira、Ishikawa Kunio、Maeda Hidefumi
    • 雑誌名

      Journal of Cellular Physiology

      巻: 236 ページ: 6742-6753

    • DOI

      10.1002/jcp.30336

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of a clonal human periodontal ligament stem cell line exposed to methacrylate resin-, bioactive glass-, or silicon-based root canal sealers2021

    • 著者名/発表者名
      Tomokiyo Atsushi、Hasegawa Daigaku、Ono Taiga、Nagano Ryoko、Ipposhi Keita、Yamashita Kozue、Alhasan M. Anas、Maeda Hidefumi
    • 雑誌名

      Odontology

      巻: 110 ページ: 127~137

    • DOI

      10.1007/s10266-021-00648-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Secreted Frizzled-Related Protein 1 Promotes Odontoblastic Differentiation and Reparative Dentin Formation in Dental Pulp Cells2021

    • 著者名/発表者名
      Ipposhi Keita、Tomokiyo Atsushi、Ono Taiga、Yamashita Kozue、Alhasan Muhammad Anas、Hasegawa Daigaku、Hamano Sayuri、Yoshida Shinichiro、Sugii Hideki、Itoyama Tomohiro、Ogawa Marina、Maeda Hidefumi
    • 雑誌名

      Cells

      巻: 10 ページ: 2491~2491

    • DOI

      10.3390/cells10092491

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mineral trioxide aggregate immersed in sodium hypochlorite reduce the osteoblastic differentiation of human periodontal ligament stem cells2021

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Kozue、Tomokiyo Atsushi、Ono Taiga、Ipposhi Keita、Alhasan M. Anas、Tsuchiya Akira、Hamano Sayuri、Sugii Hideki、Yoshida Shinichiro、Itoyama Tomohiro、Maeda Hidefumi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: 22091

    • DOI

      10.1038/s41598-021-01545-3

    • 査読あり
  • [学会発表] WMTA の組成成分に及ぼすフェノール系貼薬剤の影響について.2021

    • 著者名/発表者名
      友清淳、山下梢、小野太雅、一法師啓太、濱野さゆり、長谷川大学、杉井英樹、吉田晋一郎、前田英史
    • 学会等名
      第 24 回日本歯科医学 会学術大会
  • [学会発表] The effects of MTA exposed to NaOC l on osteoblastic differentiation of a human periodontal ligament stem cell line2021

    • 著者名/発表者名
      Kozue Yamashita, Atsushi Tomokiyo, Taiga Ono, Keita Ipposhi, M. Anas Alhasan, Akira Tsuchiya, Sayuri Hamano, Hideki Sugii, Shinichiro Yoshida, Tomohiro Itoyama, Hidefumi Maeda.
    • 学会等名
      The 69th Annual Meeting of Japanese Association for Dental Research.
    • 国際学会
  • [学会発表] Hyaluronic Acid Could Enhance the Differentiation of Neural Crest like Cells to Periodontal Ligament Stem Cells.2021

    • 著者名/発表者名
      M Anas Alhasan, Atsushi Tomokiyo, Sayuri Hamano, Daigaku Hasegawa, Shinichiro Yoshida, Hideki Sugii, Tomohiro Itoyama, Taiga Ono, Keita Ipposhi, Kozue Yamashita, Hidefumi Maeda.
    • 学会等名
      第154回日本歯科保存学会春季学術大会
  • [図書] フェノール系貼薬剤は硬化後の White Mineral Trioxide Aggregate の崩壊および色調 変化を誘導する2021

    • 著者名/発表者名
      友清淳、山下梢、小野太雅、一法師啓太、濱野さゆり、長谷川大学、杉井英樹、吉田晋一郎、 前田英史
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      クインテッセンス出版株式会社
  • [図書] sFRP1 は歯髄細胞の象牙芽細胞様分化を誘導し、デンティンブリッジ形成 を促進する2021

    • 著者名/発表者名
      一法師啓太、友清淳、小野太雅、山下梢、長谷川大学、濱野さゆり、杉井英樹、吉田晋一郎、糸 山知 宏、前田英史
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      クインテッセンス出版株式会社

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公開日: 2022-12-28  

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