Bone formation by extracellular calcium in adipose stem cells

顎顔面骨の欠損の再建には高度で繊細な技術を必要とする。現在主流となっている再建方法は金属プレートあるいは自家骨を用いたものであるが、感染の面や侵襲が大きいことなど問題点も多い。このため脂肪由来間葉系幹細胞(ASCs)を用いたより良い再建方法を確立したいと考え研究を行った。私たちはこれまでにヒトASCs(hASCs)の骨形成分化におけるBMP-2の影響について検討を行い、BMP-2によって骨分化が促進させるという結果を得ている。ただ、リコンビナントBMP-2はコスト面や安全性の面で臨床応用は限定的である。そのためBMP-2によらない細胞外Caイオンのみを利用するhASCsの骨再生の可能性を探ってきた。その結果、細胞外Caイオン濃度を上昇させることにより、hASCsに自らBMP-2を分泌させ、autocrine / paracrine 的に自ら骨形成分化を誘導活性化する可能性が示唆された。また、その細胞内シグナル伝達機構にはCa / CaM / NFAT経路の関与が示された。このことから、実際にin vivoでのCaイオン刺激を加えたhASCsの骨分化再生能を解析することで、臨床応用可能であるか明らかにすることとした。まずはヌードマウスの皮下に立体構造の骨を作ることを目的とした。足場はポリ乳酸(PGA)を使用した。hASCsを立体構造のPGAと共に通常の培地で培養すると３日目には細胞の付着が確認できた。培養７日目に高濃度Caイオンを含む骨分化誘導培地に替えると、hASCsは骨へ分化し始めた。このままさらに骨分化誘導培地で７日間培養したのち、PGAをヌードマウスの皮下に移植した。皮下移植後4週間で再度PGAを分析すると、成熟骨で覆われていることが確認できた。

顎顔面骨の欠損の再建には高度で繊細な技術を必要とする。現在主流となっている再建方法は金属プレートあるいは自家骨を用いたものであるが、感染の面や侵襲が大きいことなど問題点も多い。このため脂肪由来間葉系幹細胞(ASCs)を用いたより良い再建方法を確立したいと考え研究を行った。私たちはこれまでにヒトASCs(hASCs)の骨形成分化におけるBMP-2の影響について検討を行い、BMP-2によって骨分化が促進させるという結果を得ている。ただ、リコンビナントBMP-2はコスト面や安全性の面で臨床応用は限定的である。そのためBMP-2によらない細胞外Caイオンのみを利用するhASCsの骨再生の可能性を探ってきた。その結果、細胞外Caイオン濃度を上昇させることにより、hASCsに自らBMP-2を分泌させ、autocrine / paracrine 的に自ら骨形成分化を誘導活性化する可能性が示唆された。また、その細胞内シグナル伝達機構にはCa / CaM / NFAT経路の関与が示された。このことから、実際にin vivoでのCaイオン刺激を加えたhASCsの骨分化再生能を解析することで、臨床応用可能であるか明らかにすることとした。まずはヌードマウスの皮下に立体構造の骨を作ることを目的とした。足場はポリ乳酸(PGA)を使用した。hASCsを立体構造のPGAと共に通常の培地で培養すると３日目には細胞の付着が確認できた。培養７日目に高濃度Caイオンを含む骨分化誘導培地に替えると、hASCsは骨へ分化し始めた。このままさらに骨分化誘導培地で７日間培養したのち、PGAをヌードマウスの皮下に移植した。皮下移植後4週間で再度PGAを分析すると、成熟骨で覆われていることが確認できた。