骨の微小環境を利用したスキャフォールドによるiPS細胞の骨芽細胞への分化誘導促進

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25670859
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 宮本 洋二 徳島大学, ヘルスバイオサイエンス研究部, 教授 (20200214)
• 研究分担者: 永井 宏和 徳島大学, ヘルスバイオサイエンス研究部, 准教授 (50282190) ; 玉谷 哲也 徳島大学, 大学病院, 講師 (30274236) ; 内田 大亮 獨協医科大学, 医学部, 准教授 (20335798)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: iPS細胞 / スキャフォールド / 骨芽細胞

研究実績の概要

iPS細胞はあらゆる細胞への分化能を有する細胞であるが，効率の良い骨芽細胞への分化誘導法は開発されていない．これまでのiPS細胞の分化誘導研究は誘導因子によるものであり，再生医療において重要なファクターであるスキャフォールドに関する研究はほとんどない．申請者らは，骨の無機質の構造を微小環境としてスキャフォールドに導入すれば，iPS細胞を効率よく骨芽細胞へと分化させることができると考え，昨年度，iPS細胞とCAp顆粒を混合して骨分化誘導培地で培養し，一部の細胞がCAp顆粒に接着して骨芽細胞様の細胞が誘導されたことを確認した．本年度は，効率よく骨芽細胞への分化誘導を行うために，iPS細胞の間葉系幹細胞への分化誘導法を検討し，さらに，連通気孔を有するCApスキャフォールドを作製した．
iPS細胞の間葉系幹細胞への分化誘導：コンフルエントに達したiPS細胞をペトリディッシュ上に播種し，形成された胚様体を細胞培養用ディッシュに移して10-6 Mのレチノイン酸を加えたDMEM-10% FCSで培養した．8日後に，全細胞を回収し，ゼラチンコートした細胞培養用ディッシュで１時間培養し，接着細胞を血清低減培養液に10ng/ml bFGFを加えた間葉系間細胞用培地で継代培養し，iPS細胞由来の間葉系幹細胞を得た．
多孔質のポリウレタンフォームをα-TCP懸濁液に浸漬乾燥させてウレタン骨格にα-TCPを付着させた後，焼成することで，α-TCPの焼結とウレタンフォームの焼却を同時に行って，連通気口を有するα-TCPフォームを調製した．このα-TCPフォームを炭酸塩水溶液中で水熱処理することで溶解析出型の相変換反応を行って，連通気孔を有するCApフォームを作製した． X線回折装置およびフーリエ変換赤外分光光度計の分析から，作製したCApフォームは低結晶性のCO3-APであることが明らかとなった．

研究成果

• [雑誌論文] Effects of low crystalline carbonate apatite on proliferation and osteoblastic differentiation of human bone marrow cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Nagai, Masako Kobayashi-Fujioka, Kenji Fujisawa, Go Ohe, Natsumi Takamaru, Kanae Hara, Daisuke Uchida, Tetsuya Tamatani, Kunio Ishikawa, Youji Miyamoto
  • 雑誌名: J Mater Sci: Mater Med 巻: 26 ページ: 99
  • DOI: 10.1007/s10856-015-5431-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 炭酸アパタイト被覆炭酸カルシウムを用いたハイブリッド型骨補填材料による骨再生の試み (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林真左子、永井宏和、藤澤健司、都留寛治、石川邦夫、山中克之、熊谷知弘、宮本洋二
  • 学会等名: 第36回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京都江戸川区）
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-18
• [学会発表] 炭酸アパタイト被膜炭酸カルシウムを用いた新規骨置換材料による骨再生の試み (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林真左子、永井宏和、原 香苗、鎌田久美子、工藤隆治、筋澤健司、宮本洋二
  • 学会等名: 第59回（公社）日本口腔外科学会総会・学術大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2014-10-17 – 2014-10-19
• [学会発表] Nobel Bone Regeneration System Using Carbonate Apatite-coated Carbonate Calcium in Vivo (2014)
  • 著者名/発表者名: Masako Kobayashi, Hirokazu Nagai, Kanae Hara, Kenji Fujisawa, Daisuke Uchida, Tetsuya Tamatani, Youji Miyamoto
  • 学会等名: American association of Oral Maxillofacial Surgeons(aaoms) 96th Annual Meeting, scientific Sessions & Exhibition
  • 発表場所: Hawaii Convention center ホノルル（USA)
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-13
• [学会発表] Application of Low Crystalline Carbonate Apatite Combined With BMP-2 to Bone Reconstruction (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Nagai , Kanae Hara , Masako Kobayashi , Go Ohe , Tetsuya Tamatani, Kenji Fujisawa, Youji Miyamoto
  • 学会等名: American association of Oral Maxillofacial Surgeons(aaoms) 96th Annual Meeting, scientific Sessions & Exhibition
  • 発表場所: Hawaii Convention center ホノルル（USA)
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-13