生体外で軟骨内骨化を誘導した間葉系幹細胞集塊を用いた新規歯周組織再生療法の開発

利用间充质干细胞聚集体和体外诱导软骨内骨化开发新型牙周组织再生疗法

• 批准号: 22K17060
• 负责人: 堀越 励
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K17060/
• 关键词: 間葉系幹細胞; 軟骨分化; 軟骨内骨化; 骨再生

歯周炎は、歯槽骨の吸収を伴う口腔内の炎症性疾患であり、歯牙喪失の最も大きな原因である。そのため骨の再生を目的とした様々な研究が行われており、当研究室でも間葉系幹細胞と細胞自身が産生した細胞外基質で形成された細胞集塊C-MSCsを開発し、研究を行ってきた。そして軟骨分化誘導C-MSCsが骨再生能を持つことを明らかにしたが、治癒期間が長期に及ぶという欠点も発見された。そこで本研究では、より短期間で骨再生効果を得られる治療法の開発を目的とした。本研究では、軟骨誘導C-MSCsでは移植後に生じていた軟骨内骨化を、移植前に誘導したC-MSCsを用いることで骨再生期間の短縮を期待した。C-MSCsを軟骨誘導培地で培養後、骨分化誘導培地で培養することで骨殻様の石灰化を生じたC-MSCsを用いて移植実験を行った。軟骨内骨化誘導C-MSCsをマウスの頭蓋冠2mm骨欠損モデルへと移植し、4週後に回収後、CT画像解析および組織学的解析を行ったところ、細胞塊内部で骨形成が観察された。この結果から、C-MSCs内の骨形成は軟骨誘導C-MSCsと比較して早期に生じていることが示唆された。さらに、骨形成部には血管の形成も確認されたことから、宿主の細胞浸潤が促進され、より短期間での骨再生効果が得られる可能性が示された。本研究の目的には、軟骨誘導C-MSCsと比較した軟骨内骨化誘導C-MSCsの有用性を評価することも含まれているため、現在は移植後4週以降の観察によって軟骨誘導C-MSCsとの比較を行っている。

Periodontitis and alveolar bone resorption are the major causes of oral inflammatory disease. C-MSCs were developed for the purpose of bone regeneration in the laboratory when mesenchymal stem cells themselves produced extracellular matrix. C-MSCs can be induced to differentiate into cartilage, and bone regeneration can be sustained, cured, and cured for a long time. The aim of this study is to achieve bone regeneration in a short period of time. In this study, chondrogenesis of C-MSCs after transplantation, endochondral ossification, induction of C-MSCs before transplantation, and shortening of bone regeneration were expected. After C-MSCs were cultured in cartilage induction culture and bone differentiation culture, the bone shell was calcareous and C-MSCs were transplanted. Endochondral ossification of C-MSCs was induced by 2mm bone defect in the skull, 4 weeks after transplantation, CT imaging analysis and histological analysis, and bone formation in the cell mass was observed. As a result, bone formation in C-MSCs and cartilage induction in C-MSCs were compared. The results showed that the angiogenesis of bone formation was promoted by host cell infiltration and the possibility of bone regeneration in a short period of time. The aim of this study was to compare chondrogenic C-MSCs and evaluate the usefulness of chondrogenic C-MSCs induced by endochondral ossification.

项目成果

Clumps of mesenchymal stem cells/extracellular matrix complexes directly reconstruct the functional periodontal tissue in a rat periodontal defect model

• DOI: 10.1002/term.3343
• 发表时间: 2022-08
• 期刊: Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine
• 影响因子: 3.3
• 作者: Hisakatsu Sone;M. Kajiya;K. Takeda;Shinya Sasaki;Susumu Horikoshi;Souta Motoike;Shin Morimoto;Hiroki Yoshii;Mai Yoshino;T. Iwata;K. Ouhara;S. Matsuda;N. Mizuno