Establishment of mass-productive fabrication method and new applications for bone organoids reconstructed by rotatory culture toward bone reconstruction

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K23604
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0403:Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Kim Jeonghyun 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 特定研究員 (20844591)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2021-03-31
• Keywords: ３次元培養 / 旋回培養 / 骨細胞 / 分化

Outline of Final Research Achievements

In this study, we fabricated three types of 3D scaffold-free tissue reconstructed by mouse pre-osteoblast cells (MC3T3-E1); 1) size-controlled spheroid under a stationary culture, 2) mass-produced spheroids under a rotational culture, and 3) cell disc using glass ring. Compared to a conventional 2D monolayer model, the 3D culture models elicited up-regulations of osteocyte markers in a short time even without addition of chemical osteogenesis supplements. The 3D culture models reconstructed by pre-osteoblast cells were scaled-up for further transplantation experiment toward bone regenerative medicine.

Free Research Field

組織工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでゲルなどの人工物質を用いた様々な３次元培養法が報告されてきたが、これらの人工物質による移植後の拒否反応のリスクがあるのに対して、本研究では組織工学的手法を用いて細胞のみで構築される３次元培養モデルを作製した。さらに、前駆骨芽細胞の３次元化により骨細胞分化が短時間で誘導されることが明らかになった。本研究で作製された骨芽細胞由来３次元培養モデルは今後骨細胞のin vitroモデルとしての活用が期待され、さらに本研究により移植実験に応用可能なレベルまで３次元細胞組織体をスケールアップできた。