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2015 Fiscal Year Annual Research Report

骨ミネラリゼーションプロセスの解明と硬組織構築

Planned Research

Project AreaHyper Bio Assembler for 3D Celluler Innovation
Project/Area Number 23106010
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

鈴木 治  東北大学, 歯学研究科(研究院), 教授 (60374948)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 穴田 貴久  東北大学, 歯学研究科(研究院), 准教授 (30398466)
塩飽 由香利  東北大学, 歯学研究科(研究院), 助教 (80736190)
Project Period (FY) 2011-04-01 – 2016-03-31
Keywords石灰化 / 骨 / 骨芽細胞 / 細胞システム
Outline of Annual Research Achievements

平成27年度は、人工合成ミネラルが3次元的に培養された未分化間葉系細胞の細胞凝集塊の細胞分化に及ぼす影響,また,人工合成ミネラルが3次元的に天然高分子に分散されたマトリクスの物理的環境が未分化間葉系細胞の分化に及ぼす影響を硬組織再生の観点で検討した.また,前年度から継続していたミネラル結晶と細胞との相互作用における結晶周囲環境を解析する培養デバイスの測定パラメータの拡大を図った。また,3次元細胞塊形成を促進する培養デバイスを用いて,硬組織関連細胞のうちエナメル芽細胞様細胞の分化を評価した.
1) リン酸カルシウム(OCP,HA,β-TCP)を未分化間葉系細胞のスフェロイド内部へ複合化し,3次元的な細胞塊における分化について検討した.リン酸カルシウムの種類が細胞活性化に影響を及ぼすことを明らかにした.2) リン酸カルシウム(OCP)を多孔質ゼラチンマトリクス内部へ分散させ,未分化間葉系細胞を播種して一定の繰り返しひずみを負荷し,細胞の分化に及ぼす物理的な影響を検討した.細胞の分化はマトリクス変形量に関連して生じ,分化に関して適切な変形量が存在することがわかった.3) A01班と連携して,ミネラル結晶周囲環境を測定できるデバイスを高機能化させ, pH,Ca濃度に加え,温度についても評価できるようにした.4) 前年度に作製した,スフェロイド形成デバイスで未分化間葉系細胞の分化について検討し,低酸素環境では軟骨分化に関わる遺伝子の発現が上昇することから,培養条件による分化方向に及ぼす影響が評価できるようにした.
5) エナメル芽細胞様細胞を3次元的に培養し,分化の最終段階と考えられる石灰化まで観察できるモデルを構築した.
以上から,硬組織のミネラル成分に着目した3次元細胞システムの構築原理および評価について取り纏めた.

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (31 results)

All 2016 2015 2011 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 6 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results) Book (1 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] An oxygen-permeable spheroid culture chip (Oxy chip) promotes osteoblastic differentiation of mesenchymal stem cells2016

    • Author(s)
      Kamoya T, Anada T.Shiwaku Y, Takano-Yamamoto T, Suzuki O
    • Journal Title

      Sens Actuators B: Chem

      Volume: 232 Pages: 75-83

    • DOI

      doi:10.1016/j.snb.2016.03.107

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Evaluation of bioactivity of octacalcium phosphate using osteoblastic cell aggregates in a spheroid culture device2016

    • Author(s)
      Anada T, Sato T, Kamoya T, Shiwaku Y, Tsuchiya K, Takano-Yamamoto T, Sasaki K, Suzuki O
    • Journal Title

      Regenerative Therapy

      Volume: 3 Pages: 58-62

    • DOI

      doi:10.1016/j.reth.2016.02.004

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Bone matrix calcification during embryonic and postembryonic rat calvarial development assessed by SEM-EDX spectroscopy, XRD, and FTIR spectroscopy2016

    • Author(s)
      Henmi A, Okata H, Anada T, Yoshinari M, Mikami Y, Suzuki O, Sasano Y
    • Journal Title

      J Bone Miner Metab

      Volume: 34 Pages: 41-50

    • DOI

      10.1007/s00774-014-0647-x

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Enhancement of osteoblastic differentiation in alginate gel beads with bioactive octacalcium phosphate particles2015

    • Author(s)
      Endo K, Anada T, Yamada M, Seki M, Sasaki K, Suzuki O
    • Journal Title

      Biomed Mater

      Volume: 10 Pages: 065019

    • DOI

      doi: 10.1088/1748-6041/10/6/065019

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Effect of mechanical stress on differentiation of mouse mesenchymal stem cells seeded into an octacalcium phosphate-gelatin scaffold2015

    • Author(s)
      Yamada M, Anada T, Masuda T, Takano-Yamamoto T, Suzuki O
    • Journal Title

      Sens Actuators B: Chem

      Volume: 220 Pages: 125-130

    • DOI

      doi:10.1016/j.snb.2015.05.073

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] The role of an octacalcium phosphate in the re-formation of infraspinatus tendon insertion2015

    • Author(s)
      Itoigawa Y, Suzuki O, Sano H, Anada T, Handa T, Hatta T, Kuwahara Y, Takahashi A, Ezoe Y, Kaneko K, Itoi E
    • Journal Title

      J Shoulder Elbow Surg

      Volume: 24 Pages: e175-e184

    • DOI

      10.1016/j.jse.2015.01.011

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] マウス間葉系幹細胞による三次元細胞組織体形成に及ぼすリン酸カルシウムの影響2016

    • Author(s)
      佐藤智哉,穴田貴久,加茂谷拓央,塩飽由香利,山本照子,佐々木啓一,鈴木 治
    • Organizer
      第15回日本再生医療学会総会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2016-03-17 – 2016-03-19
  • [Presentation] 三次元培養の歯原性上皮細胞分化への効果2016

    • Author(s)
      只木麻衣,穴田貴久,塩飽由香利,福本 敏,鈴木 治
    • Organizer
      第15回日本再生医療学会総会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2016-03-17 – 2016-03-19
  • [Presentation] MSCスフェロイドの酸素供給型三次元培養デバイスによる骨芽細胞分化誘導2016

    • Author(s)
      加茂谷拓央 穴田貴久 塩飽由香利 山本照子 鈴木 治
    • Organizer
      第37回東北骨代謝・骨粗鬆症研究会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2016-02-06 – 2016-02-06
  • [Presentation] リン酸八カルシウムを基材とする骨補填材開発と生体材料としての性質について2016

    • Author(s)
      鈴木 治
    • Organizer
      ニューセラミックス懇話会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2016-01-29 – 2016-01-29
  • [Presentation] Incorporation of calcium phosphate microparticles into cellular aggregates using an oxygen-permeable spheroid culture device2016

    • Author(s)
      Sato T, Anada T, Kamoya T, Shiwaku Y, Tsuchiya K, Takano-Yamamoto T, Sasaki K, Suzuki O
    • Organizer
      6th International Symposium for Interface Oral Health Science
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2016-01-16 – 2016-01-17
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Regulatory effect of cyclic mechanical loading on osteoblast-like cells seeded into an octacalcium phosphate-gelatin scaffold2015

    • Author(s)
      Yamada M, Anada T, Masuda T, Takano-Yamamoto T, Suzuki O
    • Organizer
      PFAM24
    • Place of Presentation
      Osaka
    • Year and Date
      2015-12-19 – 2015-12-19
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Local pH measurements for calcium phosphate biomaterials2015

    • Author(s)
      Masuda T, Maruyama H, Anada T, Arai F, Fukuda T, Suzuki O
    • Organizer
      PFAM24
    • Place of Presentation
      Osaka
    • Year and Date
      2015-12-19 – 2015-12-19
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] リン酸オクタカルシウム/ゼラチン複合体の操作性および家兎脛骨骨欠損における骨置換能の評価2015

    • Author(s)
      齋藤慶介,穴田貴久,土屋香織,千葉晋平,鈴木 治
    • Organizer
      第35回東北支部日本口腔インプラント学会東北・北海道支部学術大会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2015-11-21 – 2015-11-22
  • [Presentation] MSCスフェロイドの三次元培養における酸素供給の影響2015

    • Author(s)
      加茂谷拓央,穴田貴久,塩飽由香利,山本照子,鈴木 治
    • Organizer
      第37回日本バイオマテリアル学会大会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2015-11-09 – 2015-11-10
  • [Presentation] リン酸オクタカルシウム/ゼラチン複合体による骨再生の組織学的・力学的評価2015

    • Author(s)
      千葉晋平,穴田貴久,斎藤慶介,宮武尚央,鈴木堅太郎,保坂正美,今泉秀樹,井樋栄二,鈴木 治
    • Organizer
      第37回日本バイオマテリアル学会大会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2015-11-09 – 2015-11-10
  • [Presentation] リン酸八カルシウム骨補填材の開発と骨伝導機序の解明2015

    • Author(s)
      鈴木 治
    • Organizer
      第37回日本バイオマテリアル学会大会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2015-11-09 – 2015-11-10
  • [Presentation] リン酸オクタカルシウム/ゼラチン複合体の新規人工骨材料としての有用性2015

    • Author(s)
      千葉晋平,穴田貴久,斎藤慶介,宮武尚央,鈴木堅太郎,保坂正美,今泉秀樹,井樋栄二,鈴木 治
    • Organizer
      第30回日本整形外科学会基礎学術集会
    • Place of Presentation
      富山
    • Year and Date
      2015-10-22 – 2015-10-23
  • [Presentation] 三次元培養による歯原性上皮細胞のエナメル芽細胞分化への影響2015

    • Author(s)
      只木麻友,穴田貴久,福本 敏,鈴木 治
    • Organizer
      第66回日本歯科理工学会学術講演会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2015-10-03 – 2015-10-04
  • [Presentation] リン酸八カルシウム(OCP)の骨伝導発現メカニズムおよび骨補填材としての性質2015

    • Author(s)
      鈴木 治
    • Organizer
      東北大学金研ワークショップ,東北大学金属材料研究所ワークショップおよび日本バイオマテリアル学会東北ブロック講演会「金属系バイオマテリアル研究の新たな現状と将来展望」
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2015-09-07 – 2015-09-08
  • [Presentation] Hydrolysis of octacalcium phosphate co-precipitated gelatin composite and osteoblastic cell response2015

    • Author(s)
      Ezoe Y, Anada T, Yamazaki H, Takahashi T, Suzuki O
    • Organizer
      ESB2015
    • Place of Presentation
      Krakov, Poland
    • Year and Date
      2015-08-30 – 2015-09-03
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 硬組織再生に用いる人工材料の開発2015

    • Author(s)
      鈴木 治
    • Organizer
      次世代医療システム産業化フォーラム
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2015-07-22 – 2015-07-22
  • [Presentation] 酸素供給型スフェロイドデバイスによるMSCの分化制御2015

    • Author(s)
      加茂谷拓央,穴田貴久,山本照子,鈴木 治
    • Organizer
      超高速バイオアセンブラ第4回若手シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2015-07-03 – 2015-07-03
  • [Presentation] Role of calcium phosphate scaffold for bone tissue engineering2015

    • Author(s)
      Suzuki O, Anada T
    • Organizer
      E-MRS Spring Meeting
    • Place of Presentation
      Lille, France
    • Year and Date
      2015-05-12 – 2015-05-12
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 歯原性上皮細胞のエナメル芽細胞分化に与える三次元培養の効果2015

    • Author(s)
      只木麻友,穴田貴久,福本 敏,鈴木 治
    • Organizer
      第65回日本歯科理工学会学術講演会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2015-04-11 – 2015-04-12
  • [Presentation] OCP/ゼラチン複合体埋入によるラット頭蓋冠骨欠損の骨形成量に関する研究2015

    • Author(s)
      酒井 進,穴田貴久,鈴木 治
    • Organizer
      第65回日本歯科理工学会学術講演会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2015-04-11 – 2015-04-12
  • [Presentation] リン酸オクタカルシウム/ゼラチン複合体の家兎脛骨骨欠損埋入における骨伝導能の評価2015

    • Author(s)
      齋藤慶介,穴田貴久,土屋香織,千葉晋平, 井樋栄二, 鈴木 治
    • Organizer
      第65回日本歯科理工学会学術講演会
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2015-04-11 – 2015-04-12
  • [Book] Hyper Bio Assembler for 3D Cellular Systems. Chapter 16: Bone related cell-stimulating scaffold materials and a 3D cellular construct for hard tissue regeneration.2015

    • Author(s)
      Suzuki O, Anada T
    • Total Pages
      349 (261-273)
    • Publisher
      Springer
  • [Remarks] 東北大学大学院歯学研究科 顎口腔機能創建学分野HP

    • URL

      http://www.cfe.dent.tohoku.ac.jp/

  • [Remarks] 超高速バイオアセンブラHP

    • URL

      http://bio-asm.jp/

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 骨再生材料2011

    • Inventor(s)
      鈴木 治, 穴田貴久,本田義知,三浦桂一郎,森元慎二
    • Industrial Property Rights Holder
      東北大学,ニプロ株式会社
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特許第5881206
    • Filing Date
      2011-11-17
    • Acquisition Date
      2016-02-12

URL: 

Published: 2017-01-06  

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