Development of periodontal tissue regenerative allograft cell therapy by using clumps of MSCs and chondrogenic induction

利用间充质干细胞团块和软骨诱导开发牙周组织再生同种异体移植细胞疗法

• 批准号: 22H03275
• 负责人: 加治屋 幹人
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H03275/
• 关键词: 間葉系幹細胞集塊; 神経堤細胞由来間葉系幹細胞; 顎骨オルガノイド; 歯肉オルガノイド

本研究では、口腔の起源となる神経堤細胞由来間葉系幹細胞をiPS細胞から誘導し(iNCC-MSCs)、集塊培養技術によって3次元化する。その細胞集塊に、細胞分化運命を決定するメカノトランスダクション制御培養法を組み合わせることで、顎骨・歯肉オルガノイドの作製を目指す。さらに、得られたオルガノイドの組織再生療法における有用性を検証し、口腔内環境を模倣するorganoids-on-a-chipの開発を行う。研究開始年であるR4年度には、iPS細胞から神経堤細胞(NCC)を経て間葉系幹細胞(MSCs)に誘導するプロトコルを、再現性の高い完全合成培地使用条件で達成できた。さらに、得られたiNCC-MSCsを集塊化させC-iNCC-MSCsを作製することにも成功し、論文発表に至っている。また、YAP/TAZメカノトランスダクション制御培養のために、硬さ調整可能なゲルの開発に取り組み、ゲル作成のための組成条件の絞り込みを行った。さらに、organodis-on-a-chipの作製には、適宜調整可能な細胞培養還流デバイスを独自に作製していく必要がある。そこで、その細胞培養還流デバイスをナノデバイス研究所にて開発をはじめ、いくつかの試作機が得られた。一方、C-iNCC-MSCsに血管内皮を取り込ませることや、バイオ3DプリンタによるC-MSCs積層・複合化のための条件検討に成功した。この研究成果に基づき、歯肉オルガノイド作製のための培養条件検討も着実に進めている。また、MSCs移植による歯周組織再生メカニズムを明らかにしていくことで、歯周組織の生理的な機能や恒常性維持機構にI型コラーゲンが重要な役割と担うことを見出した。この知見を利用することで、歯槽骨や歯肉を模倣するオルガノイドの構成成分を絞り込んだ。

In this study, we investigated the origin and development of neural cells derived from mesenchymal stem cells (iNCC-MSCs), and the three-dimensional culture technique. Cell aggregation, cell differentiation and fate determination, cell culture, cell culture. The development of organoids-on-a-chip mimics the oral environment. In the beginning of the study, in the year R4, the conditions for the induction of iPS cells, neural cells (NCCs) and mesenchymal stem cells (MSCs) were achieved with high reproducibility and complete synthesis. In this paper, we try to find out how to make iNCC-MSCs clumped together and how to make C-iNCC-MSCs. The YAP/TAZ system can be used to adjust the development and composition of the culture. In addition, it is necessary to adjust the operation of organdis-on-a-chip system independently. The development of cell culture and development of experimental machines was achieved by the Institute of Cell Culture and Development. The condition of C-iNCC-MSCs vascular endothelial cells was studied successfully. The results of this research are as follows: (1) The culture conditions for the development of basic and secondary culture systems are discussed. The regeneration mechanism of periapical tissue after MSCs transplantation is clearly identified, and the physiological function and homeostasis maintenance mechanism of periapical tissue are identified. If this knowledge is used, the components of the tooth socket and tooth pulp can be combined.

项目成果

"New Avenues for Regenerative Medicine Opened by 3D Cell Clumps Culture Techniques and Nanodevices"

“3D 细胞团块培养技术和纳米设备开辟了再生医学的新途径”

• 发表时间: 2022
• 作者: 足立織利恵;杉井英樹;糸山知宏;兼子大志;友清淳;濱野さゆり;長谷川大学;小幡純子;吉田晋一郎;藤野翔香;Mhd Safwan Albougha; 前田英史．;加治屋幹人
• 通讯作者: 加治屋幹人

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