骨誘導型人工骨の創製

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24240069
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 鄭 雄一 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30345053)
• 研究分担者: 大庭 伸介 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20466733) ; 酒井 崇匡 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70456151)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 生体材料 / トランスレーショナルリサーチ / 人工骨

研究実績の概要

１．骨形成性低分子化合物の最適化と作用機序解析：低分子化合物の結合タンパク質を明らかにするため、化合物結合型ナノ磁性ビーズを用いて、LC/MSによる同定を行い、同定した分子の精製タンパク質を用いて低分子化合物との結合を確認した。低分子で処理した未分化間葉系細胞について、Runx2、オステリックス、Sox9に関してChIP（クロマチン免疫沈降）シーケンス法を行い、同時に、RNAシークエンスによるトランスクリプトーム解析、およびプロテオーム解析を行った。以上のデータをバイオインフォマティクス的手法により統合して解析し、化合物によって活性化される細胞内シグナル経路・転写因子群のゲノム上への結合部位・それらの標的遺伝子を明らかにした。以上により、低分子化合物の標的分子に始まり、活性化される細胞内シグナル経路と標的遺伝子、さらにはそれらの転写に関わるゲノム上での分子メカニズムを明らかにした。
２．低分子化合物と第一世代人工骨との相互作用制御：化合物を長期間担持して除法できるようなインターフェースとなるハイドロゲルの開発を行った。低濃度で膨潤しないクリティカルゲル、高分子鎖自体が膨潤しないθゲル、水中で繰り返しの負荷にも破壊しないリライアブルゲル、分解性の制御技術に関して、基本設計と試作に成功した。
３．動物実験での検証：骨再生機序をin vivoで明らかにするために、バイオマーカーを用いたバイオイメージング方法を開発した。マウスに骨欠損をモデルを作成し、このバイオイメージングで評価したところ、低分子化合物により良好な骨再生が見られ、リアルタイムで再生過程を追うことができた。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] 南カリフォルニア大学(アメリカ合衆国)
  • 国名: アメリカ合衆国
  • 外国機関名: 南カリフォルニア大学
• [雑誌論文] Reliable hydrogel with mechanical ‘fuse link’ in an aqueous environment (2015)
  • 著者名/発表者名: Kondo S, Hiroi T, Han Y, Kim M, Shibayama M, Chung U, Sakai T
  • 雑誌名: Adv Mater 巻: 27 ページ: 7407-7411
  • DOI: 10.1002/adma.201503130
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Design of Hydrogels for Biomedical Applications (2015)
  • 著者名/発表者名: Kamata H, Li X, Chung U, Sakai T
  • 雑誌名: Adv Healthcare Mater 巻: 4 ページ: 2360-2374
  • DOI: 10.1002/adhm.201500076
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Signaling pathways regulating the specification and differentiation of the osteoblast lineage (2015)
  • 著者名/発表者名: Hojo H, Ohba S, Chung U
  • 雑誌名: Regenerative Therapy 巻: 1 ページ: 57-62
  • DOI: 10.1016/j.reth.2014.10.002
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Histochemical and Radiological Study of Bone Regeneration by the Combinatorial Use of Tetrapod-Shaped Artificial Bone and Collagen (2015)
  • 著者名/発表者名: Uryu T, Matsumoto N, Namaki S, Mashimo T, Tamagawa T, Yasumitsu T, Okudera M, Komiyama K, Chung U, Honda K, Arai Y, Yonehara Y
  • 雑誌名: J Hard Tissue Biol 巻: 24 ページ: 199-210
  • DOI: 10.2485/jhtb.24.199
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Augmentation of flat bone area using tetrapod-shaped artificial bone in rats (2015)
  • 著者名/発表者名: Iwata J, Namaki S, Mashimo T, Honda K, Chung U, Yonehara Y
  • 雑誌名: J Hard Tissue Biol 巻: 24 ページ: 69-76
  • DOI: 10.2485/jhtb.24.69
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [学会発表] Introduction of messenger RNA into knee articular cartilages using polyplex nanomicelle (2015)
  • 著者名/発表者名: Aini H, Itaka K, Chung U, Ohba S
  • 学会等名: 2015 World Congress on Osteoarthritis
  • 発表場所: Seattle, USA
  • 年月日: 2015-04-30 – 2015-05-03
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Gremlin1 induced by excessive mechanical stress loading enhances cartilage degradation (2015)
  • 著者名/発表者名: Chang S, Kobayashi H, Okada K, Okuma T, Mori Y, Kawata M, Yano F, Kawaguchi H, Chung U, Tanaka S, Saito T
  • 学会等名: 2015 World Congress on Osteoarthritis
  • 発表場所: Seattle, USA
  • 年月日: 2015-04-30 – 2015-05-03
  • 国際共著/国際学会である
• [備考] 鄭 研究室
  • URL: http://www.tetrapod.t.u-tokyo.ac.jp/
• [産業財産権] 眼科治療用ゲル材料 (2016)
  • 発明者名: 鄭 雄一 他
  • 権利者名: 鄭 雄一 他
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2016-000913
  • 出願年月日: 2016-01-06