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

2018 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 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学域), 准教授 (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。そこで、本申請研究の目的は、骨髄内でのBMP-2による骨誘導抑制メカニズムを解明することである。平成28-29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、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を入手し解析を行い、骨髄内に移植したBMP-2周囲の骨芽細胞数が低下していることを明らかにしてきた。平成30年度は、骨髄内に移植したBMP-2周囲のCXCL12陽性の間葉系幹細胞数に変化が生じないことを明らかにした。また、骨髄内のどの細胞が本BMP-2誘導性骨芽細胞分化の抑制に関わっているかをin vitroにて解析を行った。具体的には、磁性ビーズを用いた細胞分離用キットを用いて得た、CD11b陽性のMyeloid、CD4陽性のT細胞、CD19陽性のB細胞をそれぞれ除去した骨髄細胞、およびCD19陽性の骨髄B細胞をC2C12-BRE細胞と共培養し，BREに対するルシフェラーゼ活性を計測した。その結果、CD19陽性のB細胞を除去した骨髄細胞でのみ、BMP-2誘導性骨芽細胞分化抑制効果が有意に減弱した。また、CD19陽性の骨髄B細胞は、骨髄細胞と比較し、より強いBMP-2誘導性骨芽細胞分化抑制効果を示した。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Bone Marrow Cells Inhibit BMP-2-Induced Osteoblast Activity in the Marrow Environment (2018)
  • Author(s): Nguyen Ha Thi、Ono Mitsuaki、Oida Yasutaka、Hara Emilio Satoshi、Komori Taishi、Akiyama Kentaro、Nguyen Ha Thi Thu、Aung Kyaw Thu、Pham Hai Thanh、Tosa Ikue、Takarada Takeshi、Matsuo Koichi、Mizoguchi Toshihide、Oohashi Toshitaka、Kuboki Takuo
  • Journal Title: Journal of Bone and Mineral Research Volume: 34 Pages: 327～332
  • DOI: doi: 10.1002/jbmr.3598
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Commensal Microbiota Enhance Both Osteoclast and Osteoblast Activities (2018)
  • Author(s): Uchida Yoko、Irie Koichiro、Fukuhara Daiki、Kataoka Kota、Hattori Takako、Ono Mitsuaki、Ekuni Daisuke、Kubota Satoshi、Morita Manabu
  • Journal Title: Molecules Volume: 23 Pages: 1517～1517
  • DOI: doi:10.3390/molecules23071517
• [Journal Article] ost-produced ADAMTS4 inhibits early-stage tumor growth. (2018)
  • Author(s): Asano K, Edamatsu M, Hatipoglu OF, Inagaki J, Ono M, Ohtsuki T, Oohashi T, Hirohata S.
  • Journal Title: Acta Med Okayama. Volume: 72(3) Pages: 257-66
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Anti-HMGB1 neutralizing antibody attenuates periodontal inflammation and bone resorption in a murine periodontitis model. (2018)
  • Author(s): Yoshihara-Hirata C, Yamashiro K, Yamamoto T, Aoyagi H, Ideguchi H, Kawamura M, Suzuki R, Ono M, Wake H, Nishibori M, Takashiba S.
  • Journal Title: Infect Immun. Volume: 86(5) Pages: e00111-18
• [Presentation] Bone regeneration therapy using E-coli derived recombinant human BMP-2 and novel function of BMP-2 in marrow environment. (2018)
  • Author(s): Nguyen HT, Ono M
  • Organizer: The First International Symposium on Immunology and Tissue Regeneration in Okayama / 12th URA International Symposium.
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Novel function of BMP-2 to prohibit bone formation in marrow environment. (2018)
  • Author(s): Nguyen HT, Ono M, Oida Y, Hara ES, Komori T, Akiyama K, Nguyen HTT, Aung KT, Pham HT, Oohashi T, Kuboki T
  • Organizer: The American Society of Bone and Mineral Research.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Analysis bacterial flora of infected shunt in dialysis patients and its relation to oral flora. (2018)
  • Author(s): Nguyen HTT, Ono M, Kimura-Ono A, Komori T, Koyama E, Oohashi T, Kuboki T
  • Organizer: The 66th Annual Meeting of Japanese Association for Dental Research.