ｉＰＳ細胞のＢＭＰ２発現制御を利用した新規骨増生技術の開発

利用控制 iPS 细胞中 BMP2 表达开发新的骨生长技术

• 批准号: 19J11767
• 负责人: 近藤 威
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J11767/
• 关键词: MSC; セロトニン; VMAT; HTR2B; iPS細胞; 骨補填材; 凍結乾燥

これまでに我々はiPS細胞から作製した骨様組織を凍結乾燥することで造腫瘍性のない骨補填材（iPS細胞由来骨補填材）を作製することに成功した。しかし，その骨再生能は未だ低く，骨芽細胞分化をさらに促進し，骨様組織の質を向上させる必要がある。近年，我々は時計遺伝子の一つであるNpas2をノックアウトすると間葉系幹細胞(MSC)の骨芽細胞分化が促進することを発見した。iPS細胞はMSCを経ることから，MSCにおけるNpas2の調節機構を解明し，iPS細胞の分化過程でNpas2の発現を制御することで，骨芽細胞分化をさらに促進できると考えた。我々はMSCにおけるNpas2の調節機構を解明し，Npas2の発現を制御することで骨芽細胞分化を促進する方法を確立することを目的として実験を行った。始めに，High throughput screeningを利用してNpas2発現を制御する化合物を特定し， Npas2の発現がモノアミン関連分子によって制御される可能性を示した。実際にモノアミンに関連するVesicular monoamine transporter (VMAT)とSerotonin receptor 2B (HTR2B)をMSCに過剰発現させるとNpas2の発現が有意に上昇し，骨芽細胞分化を抑制した。VMATおよびHTR2Bはモノアミンの1種であるセロトニンに関与し，セロトニンの添加もNpas2の発現上昇と，骨芽細胞分化を抑制したことから，セロトニンによるHTR2Bの活性化がNpas2を介して骨芽細胞分化を制御することが示された。このNpas2調節機構をもとに我々はVMATまたはHTR2B阻害剤を使用することでMSCの骨芽細胞分化を促進する方法を確立した。この研究成果をiPS細胞に応用することで，骨に近い組織を形成し，より高い骨再生能を有するiPS骨補填材を作製したいと考えている。

The iPS cells were successfully prepared by freeze-drying the bone tissue and producing an alternative bone filler (iPS cell-derived bone filler) The bone regeneration energy is not low, the differentiation of bone bud cells is promoted, and the quality of bone tissue is improved. In recent years, we have seen the development of mesenchymal stem cells (MSCs) and bone bud differentiation. iPS cell differentiation to MSC, understanding of regulatory mechanisms of Npas2 in MSC, regulation of Npas2 expression in iPS cell differentiation, and promotion of bone bud cell differentiation. We understand the regulatory mechanism of Npas2 and establish a method to control the development of Npas2. At the beginning, the possibility of using High throughput screening to control the occurrence of Npas 2 was demonstrated. In practice, the expression of VMAT and Serotonin receptor 2B (HTR2B) in MSCs was significantly increased, and the expression of Npas2 was inhibited. VMAT and HTR2B inhibit differentiation of bone bud cells by increasing Npas2 production in the presence of VMAT and HTR2B, and inhibit differentiation of bone bud cells by activating Npas2 in the presence of VMAT and HTR2B. The NPAS2 regulatory mechanism was established to inhibit the use of HTR2B. The results of this research include the use of iPS cells in the formation of bone tissue and the production of iPS bone fillers with high bone regeneration capacity.

项目成果

Fabrication of lyophilized bioengineered bone grafts using genetically modified iPSCs

使用转基因 iPSC 制造冻干生物工程骨移植物

• 发表时间: 2018
• 作者: Kondo T;Okawa H;Egusa H
• 通讯作者: Egusa H

iPS細胞の遺伝子組み換え技術を応用した新規骨増生技術の開発

应用iPS细胞基因重组技术开发新型骨生长技术

• 发表时间: 2019
• 作者: Takahiro Niimura;Yoshito Zamami;Yuki Izawa-Ishizawa;Mitsuhiro Goda;Kenshi Takechi;Masayuki Chuma;Keijo Fukushima;Yuya Horinouchi;Yasumasa Ikeda;Hiromichi Fujino;Koichiro Tsuchiya;Keisuke Ishizawa;近藤 威
• 通讯作者: 近藤 威