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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Cascaded bone regeneration method with extracellular vesicles prepared for different purposes under variable culture environment

Research Project

Project/Area Number 19H03851
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

日比 英晴  名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (90345885)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 黒田 健介  名古屋大学, 未来社会創造機構, 特任教授 (00283408)
興戸 正純  名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (50126843) [Withdrawn]
岡部 一登  名古屋大学, 医学系研究科, 助教 (50801453)
酒井 陽  名古屋大学, 医学部附属病院, 助教 (80772425)
藤尾 正人  名古屋大学, 医学系研究科, 助教 (90612804)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2024-03-31
Keywords再生医療 / 組織再生
Outline of Annual Research Achievements

これまで骨髄由来間葉系幹細胞培養上清を利用した組織再生に取り組み,培養細胞はさまざまな刺激を加えることで骨形成・血管新生に関連する成長因子が多く産生することがわかってきた.本年度の研究目的は物理的,化学的刺激により細胞培養上清の骨形成・血管新生能がどう影響されるかを明らかにすることであった.細胞種はヒト骨髄由来間葉系幹細胞およびヒト歯根膜由来線維芽細胞とし,刺激は細胞培養システム中に伸展などを加え,任意の条件を設定した.24 時間培養後の細胞および培養上清を回収し,骨形成・血管新生関連因子の発現を遺伝子,タンパクレベルで評価した.またヒト骨芽細胞・ヒト臍帯静脈内皮細胞を使用して上清の石灰化能・管腔形成能についても評価した.さらにマウスの頭蓋骨欠損モデルを用いてアテロコラーゲンスポンジを担体として上清を適用し一定期間後の骨形成・血管新生について組織学的,X線学的に評価した.その結果,いずれの細胞種でも刺激により骨形成・血管新生関連遺伝子の発現が上昇し,関連因子の含有量も増加しており,骨形成・血管新生能は向上していた.頭蓋骨欠損モデルではいずれの細胞種でも刺激により骨形成・血管新生が促進されることを確認した.刺激を加えることで,培養上清の骨形成・血管新生能が向上し,その投与により骨形成・血管新生が促進されることが示された.劣悪な培養環境にさらされた細胞は,生きのびようと反応し生成した物質を含んだ細胞外小胞を放出することを利用して,組織再生に適した合目的な細胞外小胞を調製することができると考える.この細胞外小胞を組織欠損部に適用することにより,動員した内在性の幹・前駆細胞を集積させて組織を再生させる方法を検討することが可能であり,生体内に潜在する組織再生能力を特別な装置なしで高め,引き出すことができるはずであり,本課題の最終目標は十分に実現し得ると確信する.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

得られた研究結果を学会で発表することができ,また論文にまとめ投稿中であるが,コロナ禍により器材入手困難な時期があった.

Strategy for Future Research Activity

劣悪な培養環境にさらされた細胞は,生きのびようと反応し生成した物質を含んだ細胞外小胞を放出する.これを検証し,組織再生に適した合目的な細胞外小胞を調製する.この細胞外小胞を組織欠損部に適用することにより,動員した内在性の幹・前駆細胞を集積させて組織を再生させる方法を検討する.大規模の再生には,血管網構築を先行させ,つぎに目的組織を形成させるのが合理的である.この流れは生体内ではカスケード的に制御されている.これを模倣し,目的別に最適化調製した細胞外小胞を適時適所に適用することが検討できる.本課題は骨を対象にし,カスケード的な組織再生を図り,顎骨再建までを目論む.いまでも骨延長法によれば移植なしで大規模な顎骨再建が可能である.生体内に潜在する組織再生能力を特別な装置なしで高め,引き出すことができるはずであり,本課題の最終目標は十分に実現し得ると考える.

  • Research Products

    (11 results)

All 2021 2020

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Extracellular vesicles of stem cells to prevent BRONJ2020

    • Author(s)
      Watanabe J, Sakai K, Urata Y, Toyama N, Nakamichi E, Hibi H
    • Journal Title

      Journal of Dental Research

      Volume: 99 Pages: 552~560

    • DOI

      10.1177/0022034520906793

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Factors secreted from dental pulp stem cells show multifaceted benefits for treating experimental temporomandibular joint osteoarthritis2020

    • Author(s)
      Ogasawara N, Kano F, Hashimoto N, Mori H, Liu Y, Xia L, Sakamaki T, Hibi H, Iwamoto T, Tanaka E, Yamamoto A
    • Journal Title

      Osteoarthritis and Cartilage

      Volume: 28 Pages: 831~841

    • DOI

      10.1016/j.joca.2020.03.010

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Xylosyl Extension of O-Glucose Glycans on the Extracellular Domain of NOTCH1 and NOTCH2 Regulates Notch Cell Surface Trafficking2020

    • Author(s)
      Urata Y, Saiki W, Tsukamoto Y, Sago H, Hibi H, Okajima T, Takeuchi H
    • Journal Title

      Cells

      Volume: 9 Pages: 1220~1220

    • DOI

      10.3390/cells9051220

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The effect of macrophages on an atmospheric pressure plasma-treated titanium membrane with bone marrow stem cells in a model of guided bone regeneration2020

    • Author(s)
      Toyama N, Tsuchiya S, Kamio H, Okabe K, Kuroda K, Okido M, Hibi H
    • Journal Title

      Journal of Materials Science: Materials in Medicine

      Volume: 31 Pages: 70

    • DOI

      10.1007/s10856-020-06412-7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Chondroitin-4-sulfate transferase-1 depletion inhibits formation of a proteoglycan-rich layer and alters immunotolerance of bone marrow mesenchymal stem cells on titanium oxide surfaces2020

    • Author(s)
      Kamio H, Tsuchiya S, Kuroda K, Okido M, Okabe K, Ohta Y, Toyama N, Hibi H
    • Journal Title

      Acta Biomaterialia

      Volume: 114 Pages: 460~470

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2020.07.034

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Conditioned media from mesenchymal stromal cells and periodontal ligament fibroblasts under cyclic stretch stimulation promote bone healing in mouse calvarial defects2020

    • Author(s)
      Ogisu K, Fujio M, Tsuchiya S, Tsuboi M, Qi C, Toyama N, Kamio H, Hibi H
    • Journal Title

      Cytotherapy

      Volume: 22 Pages: 543~551

    • DOI

      10.1016/j.jcyt.2020.05.008

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ヒト歯髄幹細胞の無血清培養上清が皮弁の生着に与える効果の検討2021

    • Author(s)
      王芸霖,山口聡,陳暉,渡邊純奈,酒井陽,日比英晴
    • Organizer
      第20回日本再生医療学会
  • [Presentation] 骨再生についてのわれわれの取り組みの変遷2020

    • Author(s)
      岡部一登,藤尾正人,酒井陽,椙村有紀子,坂口晃平,渡邊純奈,日比英晴
    • Organizer
      第50回日本口腔インプラント学会
  • [Presentation] マウス唾液腺原基・脾細胞共培養系を用いた ex vivo シェーグレン症候群モデルにおけるヒト歯髄幹細胞由来細胞外小胞の効果2020

    • Author(s)
      小間義朗,酒井陽,Dong Jiao,丸山裕,Liu Kehong,渡邊純奈,日比英晴
    • Organizer
      第62回歯科基礎医学会
  • [Presentation] 唾液腺機能障害におけるヒト歯髄幹細胞由来細胞外小胞による予防効果の検討2020

    • Author(s)
      董嬌,酒井陽,小間義朗,渡邊純奈,日比英晴
    • Organizer
      第62回歯科基礎医学会
  • [Book] Peripheral nerve regeneration in a novel rat model of dysphagia, Stem Cells and Tissue Repair2020

    • Author(s)
      Sakai K, Tsuruta T, Watanabe J, Sugimura Y, Sakaguchi K, Katagiri W, Hibi H
    • Total Pages
      7
    • Publisher
      Humana
    • ISBN
      978-1-0716-0654-4

URL: 

Published: 2022-12-28  

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