The development of bone regeneration therapy based on the clarification of mechanism of BMP-2 induced bone formation and resorption

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H05524
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 大野 充昭 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (60613156)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 窪木 拓男 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (00225195) ; 大島 正充 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (00548307) ; 大野 彩 (木村彩) 岡山大学, 大学病院, 助教 (20584626) ; 大橋 俊孝 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (50194262) ; 渡辺 亮 京都大学, iPS細胞研究所, 特定拠点助教 (60506765) ; 秋山 謙太郎 岡山大学, 大学病院, 講師 (70423291)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: BMP-2 / 骨髄環境 / 骨形成 / 骨吸収

Outline of Annual Research Achievements

強力な骨誘導活性のある骨形成タンパク質(BMP)-2の応用は，補綴歯科治療においても，非常に有効な骨再生療法として期待されている．一方，申請者らは，骨髄腔内においては逆に，BMP-2が骨形成を著明に抑制する事を明らかにした.作用部位によって全く逆の効果を示すBMP-2の応用は，確実な骨造成を目指す上で問題がある．本申請研究では，骨髄内でのBMP-2による骨誘導抑制メカニズムを解明し，それを制御する事で骨髄内でより効率的なBMP-2誘導骨造成法の開発に繋げる．更に，造血幹細胞ニッチである骨髄腔を制御する事で，骨髄腔が狭窄する大理石骨病やその他の骨代謝疾患に対する新規治療法開発の基盤を構築する．平成28年度は，BMP-2の骨誘導抑制メカニズムを明らかにするために，骨形成，吸収に関わっている骨芽細胞，破骨細胞がトラッキングできるマウスを入手した．さらに，造血幹細胞ニッチの形成に関わるCXCL12陽性細胞をトラッキング可能なマウスも入手し，これらのマウスを用いて，骨形成，骨吸収，骨髄ニッチ形成にBMP-2がどのように関わっているか，in vivoにて解析を行っている．また，Nude mice, Scid mice, Nod-Scid miceを用いた解析も実施し，BMP-2の骨髄投与により，骨髄内の様々な細胞が欠損したマウスにおいて，どの様の表現型を示すか検討している．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度は，BMP-2の骨髄内での骨形成抑制メカニズムを明らかにするため，骨代謝に関わっている様々な細胞がトラッキング可能なマウスを入手し，解析を開始しており概ね順調に進展していると考える．

Strategy for Future Research Activity

平成29年度は，平成28年度に入手したトランスジェニックマウスを用い，骨髄内に投与されたBMP-2が様々な細胞にどのような影響を与えているか明らかにする．
また，Nude mice, Scid mice, Nod-Scid miceを用いた解析も実施し，BMP-2の骨髄投与により，骨髄内の様々な細胞が欠損したマウスにおいて，どの様の表現型を示すか明らかにする．