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2015 年度 実施状況報告書

骨再生を賦活化する炭酸含有アパタイト骨補填材の創製と細胞応答メカニズムの解析

研究課題

研究課題/領域番号 26462984
研究機関朝日大学

研究代表者

川木 晴美  朝日大学, 歯学部, 講師 (70513670)

研究分担者 土井 豊  朝日大学, 歯学部, 名誉教授 (40116067)
近藤 信夫  朝日大学, 歯学部, 教授 (40202072)
田辺 俊一郎  朝日大学, 歯学部, 准教授 (60227197)
高山 英次  朝日大学, 歯学部, 准教授 (70533446)
神谷 真子  朝日大学, 経営学部, 准教授 (80181907)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード炭酸含有アパタイト / 骨再生 / 骨補填材 / 生体親和性 / バイオマテリアル / バイオアクティブ / 界面細胞動態 / MAPK
研究実績の概要

本年度は①焼成後の炭酸含有アパタイト(CA)の物性を前年度に引き続き、さらに詳細に解析、②解析する細胞種を増やし、CA上での培養細胞の応答解析、①②の結果から③動物モデルへの移植実験評価を行い、CAの骨再生能について検討、④各種骨補填材に吸着するタンパク質のスクリーニングを計画し、以下の結果を得た。
① 焼成温度によって変化する残存炭酸量をFT-IRにより相対量を検討した。さらに、KBr法により絶対量の定量を行っている。
② CA上での細胞培養系による評価では、ヒト骨髄由来間質細胞と同様に、脂肪組織由来幹細胞、歯髄由来幹細胞でも低温焼成のCA上でVinculin陽性焦点接着班が顕著にみられ、細胞増殖が促進された。次いで、骨芽細胞様細胞への分化について検討したところ、高温焼成CAおよび水酸化アパタイト(HA)上の細胞でp38 MAPKのリン酸化が顕著であり、ALP活性の上昇、骨芽細胞分化マーカー遺伝子のmRNA発現上昇が顕著にみられ、p38 MAPK経路の阻害剤でこれらが顕著に低下したことから、骨芽細胞様細胞への分化については、CAやHAの高い結晶性とp38 MAPK経路が関与している可能性が示された。
③ 動物モデルを用いたCAの骨再生能の検討では、ラット大腿骨に骨欠損を作製し、CA他、既存の人工骨補填材を填入し、組織応答について術後7日から3か月の切片を作製し、免疫染色により解析した結果、術後21日で、骨補填材周囲に骨芽細胞の分化マーカーであるオステオカルシン陽性細胞が多数みられ、また、これらの細胞の多くがリン酸化p38 MAPK陽性であり、in vitroの実験で得た結果を支持する結果を得られた。
④ 各種骨補填材に吸着するタンパク質のスクリーニングでは、CAで焼成温度の違いによる吸着タンパク質の泳動パターンに大きな変化は見られなかったが、低温焼成のCAで吸着量が増加する傾向にあった。

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

CA上での培養細胞の応答解析を、異なる組織由来の未分化な細胞種についても検討し、細胞接着、増殖に次いで、骨形成に重要なステップである骨芽細胞への分化に関与するMAPK経路の同定を行い、さらに、動物モデルでの骨補填材填入実験を、タイムコースを設けて予定通り進めることができた。各種骨補填材に吸着するタンパク質についても予定通り、スクリーニングを行い、次年度の解析対象を絞ることができたため。

今後の研究の推進方策

本年度の結果をふまえ、CAの有用性についてさらに解析を進めるために当初の計画通り以下のように研究を進める。
(1)引き続きCAの焼成条件および物性と、CA上の培養細胞の動態の関係を様々な細胞種で行う。
(2)填入後7日、21日、3か月、6か月、1年と、タイムコースをとった動物モデルを作製して、骨再生における経時的な組織応答を解析する。
(3)インテグリンシグナルおよびMAPK経路の賦活化に、CAに吸着する培地中の血清成分が関与すると推測されるため、各種骨補填材を血清中に浸漬し、吸着したタンパク質の電気泳動を行い、特異的な吸着性を示すタンパク質について検討する。
以上の計画を遂行して得たデータを論文にまとめる。

備考

http://scw.asahi-u.ac.jp/~biochem/index.html

  • 研究成果

    (29件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (23件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Western blotting analyses of CCN proteins.2016

    • 著者名/発表者名
      Kawaki H, Kubota S, Takigawa M.
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: in press ページ: in press

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Immunohistochemical analyses of CCN proteins.2016

    • 著者名/発表者名
      Kawaki H, Kubota S, Takigawa M.
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: in press ページ: in press

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Analyses of signaling pathways activated by CCN proteins.2016

    • 著者名/発表者名
      Kawaki H, Kubota S, Takigawa M.
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: in press ページ: in press

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Role of CCN2 in Amino Acid Metabolism of Chondrocytes.2016

    • 著者名/発表者名
      Murase Y, Hattori T, Aoyama E, Nishida T, Maeda-Uematsu A, Kawaki H, Lyons KM, Sasaki A, Takigawa M, Kubota S.
    • 雑誌名

      J Cell Biochem

      巻: 117 ページ: 927-937

    • DOI

      10.1002/jcb.25377.

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Producing Capabilities of Interferon-gamma and Interleukin-10 in Peripheral Blood from Oral Squamous Cell Carcinoma Patients.2015

    • 著者名/発表者名
      Naganawa K, Takayama E, Adachi M, Mitsudo K, Iida M, Kamiya-Mizuno M, Kawaki H, Ichinose M, Motohashi M, Muramatsu Y, Tohnai I, Sumitomo S, Shikimori M, Kondoh N.
    • 雑誌名

      Open Dent J

      巻: 31 ページ: 120-124

    • DOI

      10.2174/1874210601509010120.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] がんモデル動物を用いた悪性度の違いによる全身免疫能変化の解析2015

    • 著者名/発表者名
      増田潤子, 高山英次, 佐藤あやの, 守本祐司, 本庶仁子, 石塚俊晶, 徳野慎一, 青笹季文, 光吉俊二, 重廣司, 前野成実, 村上宏, 笠井智成, 水谷 昭文, Arun Vaidyanath, 妹尾 彬正, 川木晴美, 神谷(水野) 真子, 近藤信夫, 一瀬雅夫, 一戸辰夫, 妹尾昌治
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会, 第88回日本生化学会大会 合同大会
    • 発表場所
      神戸市
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [学会発表] 炭酸含有アパタイトの骨補填材として評価と破骨細胞分化に対する機能解析2015

    • 著者名/発表者名
      髙橋 潤, 川木晴美, 近藤雄三, 山田尚子, 長谷川ユカ, 近藤信夫, 永原國央
    • 学会等名
      第19回日本顎顔面インプラント学会
    • 発表場所
      横須賀市
    • 年月日
      2015-11-28 – 2015-11-29
  • [学会発表] S-PRGフィラーの生体活性を有する歯科材料への応用のための細胞生物学的評価2015

    • 著者名/発表者名
      新谷耕平, 川木晴美, 森田侑宜, 玄 太裕, 近藤信夫, 堀田正人
    • 学会等名
      第143回日本歯科保存学会秋季大会
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2015-11-12 – 2015-11-13
  • [学会発表] 象牙質 / 幹細胞ハイブリッド骨補填材の機能評価2015

    • 著者名/発表者名
      奥野公巳郎, 川木晴美, 田中雅士, 小栗健策, 森 春菜, 河野 哲, 近藤信夫, 吉田隆一
    • 学会等名
      第143回日本歯科保存学会秋季大会
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2015-11-12 – 2015-11-13
  • [学会発表] 試作ケイ酸カルシウムの覆髄剤としての特性2015

    • 著者名/発表者名
      林佑美代, 堀 雅晴, 河野 哲, 川木晴美, 玉置幸道, 吉田隆一
    • 学会等名
      第143回日本歯科保存学会秋季大会
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2015-11-12 – 2015-11-13
  • [学会発表] S-PRGフィラー抽出液の細胞培養系での評価 ― イオンの溶出挙動と細胞応答 ―2015

    • 著者名/発表者名
      川木晴美, 新谷耕平, 近藤信夫, 堀田正人
    • 学会等名
      第1回生体機能性材料“S-PRGフィラー”研究会
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2015-10-23
  • [学会発表] マウス口腔扁平上皮癌と脾細胞の共培養系におけるサイトカイン産生能の検討2015

    • 著者名/発表者名
      稲垣俊弘, 川木晴美, 髙山英次, 伊藤宏衣, 鷲見成紀, 足立充隆, 住友伸一郎, 村松泰徳, 近藤信夫
    • 学会等名
      第60回日本口腔外科学会
    • 発表場所
      名古屋市
    • 年月日
      2015-10-16 – 2015-10-18
  • [学会発表] チタン材料に対する真空紫外光処理効果と保存法の検討2015

    • 著者名/発表者名
      新谷耕平, 川木晴美, 堀口敬司, 梶本忠保, 吉成正雄, 近藤信夫, 堀田正人, 土井 豊
    • 学会等名
      第66回日本歯科理工学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      2015-10-03 – 2015-10-04
  • [学会発表] 象牙質顆粒と幹細胞を組み合わせたハイブリッド骨補填材の生体内での評価2015

    • 著者名/発表者名
      奥野公巳郎, 川木晴美, 田中雅士, 小栗健策, 森 春菜, 河野 哲, 近藤信夫, 吉田隆一
    • 学会等名
      第11回日本歯内療法学会中部支部会
    • 発表場所
      名古屋市
    • 年月日
      2015-09-27
  • [学会発表] 真空紫外光照射後のチタン盤上でのヒト骨髄由来幹細胞の動態解析2015

    • 著者名/発表者名
      川木晴美, 新谷耕平, 堀口敬司, 土井 豊, 堀田正人
    • 学会等名
      第45回日本口腔インプラント学会
    • 発表場所
      岡山市
    • 年月日
      2015-09-21 – 2015-09-23
  • [学会発表] 炭酸含有アパタイトを骨補填材として応用した際の生体内での動態評価2015

    • 著者名/発表者名
      髙橋 潤,  川木晴美, 近藤雄三, 土井 豊, 永原國央
    • 学会等名
      第45回日本口腔インプラント学会
    • 発表場所
      岡山市
    • 年月日
      2015-09-21 – 2015-09-23
  • [学会発表] Er:YAGレーザーのインプラント体表面への応用2015

    • 著者名/発表者名
      新谷耕平, 梶本忠保, 川木晴美, 土井 豊, 堀田正人
    • 学会等名
      第45回日本口腔インプラント学会
    • 発表場所
      岡山市
    • 年月日
      2015-09-21 – 2015-09-23
  • [学会発表] マウス口腔扁平上皮癌細胞株(Sq1979)のリンパ節転移巣由来サブクローン(L細胞)によるTh1 型免疫反応の促進;その制御因子の同定と機能解析2015

    • 著者名/発表者名
      足立充隆, 神谷真子, 川木晴美, 高山英次, 稲垣俊弘, 伊藤宏衣, 鷲見成紀, 村松泰徳, 住友伸一郎, 近藤信夫
    • 学会等名
      第57回歯科基礎医学会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      2015-09-11 – 2015-09-13
  • [学会発表] マウス口腔扁平上皮癌の悪性化にともなう脾細胞のサイトカイン産生能の改変機構2015

    • 著者名/発表者名
      稲垣俊弘, 神谷真子, 川木晴美, 髙山英次, 伊藤宏衣, 鷲見成紀, 足立充隆, 住友伸一郎, 村松泰徳, 近藤信夫
    • 学会等名
      第57回歯科基礎医学会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      2015-09-11 – 2015-09-13
  • [学会発表] マウス口腔扁平上皮癌細胞株(Sq1979)の液性因子による間葉系細胞(10T1/2)を介したc-c motif chemokine 2(Ccl2)発現の誘導2015

    • 著者名/発表者名
      伊藤宏衣, 足立充隆, 神谷真子, 川木晴美, 高山英次, 稲垣俊弘, 鷲見成紀, 村松泰徳, 住友伸一郎, 近藤信夫
    • 学会等名
      第57回歯科基礎医学会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      2015-09-11 – 2015-09-13
  • [学会発表] マウス口腔扁平上皮癌の悪性形質獲得に伴う脾細胞の抗腫瘍免疫応答の変化2015

    • 著者名/発表者名
      鷲見成紀, 神谷真子, 川木晴美, 高山英次, 伊藤宏衣, 足立充隆, 稲垣俊弘, 村松泰徳, 住友伸一郎, 近藤信夫
    • 学会等名
      第57回歯科基礎医学会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      2015-09-11 – 2015-09-13
  • [学会発表] 親水化チタン基盤上でのヒト骨髄由来幹細胞の動態解析2015

    • 著者名/発表者名
      新谷耕平, 川木晴美, 神谷真子, 髙山英次, 堀田正人, 土井 豊, 近藤信夫
    • 学会等名
      第57回歯科基礎医学会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      2015-09-11 – 2015-09-13
  • [学会発表] 培養幹細胞を併用した象牙質顆粒の骨補填材としての動態評価2015

    • 著者名/発表者名
      奥野公巳郎, 川木晴美, 田中雅士, 小栗健策, 河野 哲, 神谷真子, 髙山英次, 吉田隆一, 近藤信夫
    • 学会等名
      第57回歯科基礎医学会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      2015-09-11 – 2015-09-13
  • [学会発表] 炭酸含有アパタイト骨補填材を用いた骨再生評価2015

    • 著者名/発表者名
      髙橋 潤,  川木晴美, 近藤雄三, 神谷真子 髙山英次 土井 豊, 田辺俊一郎, 永原國央, 近藤信夫
    • 学会等名
      第57回歯科基礎医学会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      2015-09-11 – 2015-09-13
  • [学会発表] 悪性度の異なるマウス口腔扁平上皮癌によって引き起こされる脾細胞の抗腫瘍免疫応答能の変化2015

    • 著者名/発表者名
      鷲見成紀, 伊藤宏衣, 稲垣俊弘, 梅村直己, 神谷真子, 川木晴美,、高山英次、近藤信夫、住友伸一郎.
    • 学会等名
      第58回日本口腔科学会中部地方部会
    • 発表場所
      岐阜市
    • 年月日
      2015-09-06
  • [学会発表] CCN2/CTGFはin vivoの機械的刺激に対する初期反応において縫合細胞の血管内皮細胞分化と骨細胞のアポトーシスを誘導する2015

    • 著者名/発表者名
      竹下信郎, 佐々木紀代, 星 健治, 川木晴美, 長谷川正和, 山本照子
    • 学会等名
      第7回日本CCN研究会
    • 発表場所
      岡山市
    • 年月日
      2015-08-29
  • [学会発表] 2種の幹細胞を用いた象牙質・幹細胞凝集複合体のよる歯周組織再生療法2015

    • 著者名/発表者名
      田中雅士, 川木晴美, 奥野公巳郎, 小栗健策, 森 春菜, 河野 哲, 近藤信夫, 吉田隆一
    • 学会等名
      第142回日本歯科保存学会春季大会
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2015-06-25 – 2015-06-26
  • [学会発表] 炭酸含有アパタイトを足場材料とした骨芽細胞分化の特性解析2015

    • 著者名/発表者名
      近藤雄三,川木晴美,髙橋 潤,田辺俊一郎,近藤信夫,永原國央
    • 学会等名
      第69回 NPO法人日本口腔科学会学術集会
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2015-05-13 – 2015-05-15
  • [備考] 朝日大学歯学部口腔生化学分野ホームページ

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公開日: 2017-01-06  

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