自然治癒力と骨質を高める細胞由来骨模倣材料による顎骨再生の新機軸

本研究は，骨の自然治癒を強力に促進する生体由来骨補填材の開発を目的とし、iPS細胞由来骨模倣材料への血管新生や石灰化などの機能付与の有効性を検討する。初年度は、申請者が確立しているトランスポゾンPiggyBacシステム（Miao et al. Int J Mol Sci; 2021）を用い、血管新生因子VEGFの発現遺伝子をiPS細胞に導入して株化するため、VEGFエントリークローンの入手手続きを進めた。しかしながら、購入先の公的機関の取り扱いが変わり、ライセンス契約等に時間がかかり入手が困難となったことから、他の導入遺伝子候補として、硬組織形成にかかわるAmeloDに着目することとした。AmeloDのGatewayエントリークローンをPiggyBac発現ベクターに組み込み、これをiPS細胞に遺伝子導入後、12株をクローニングした。これらの株には、ドキシサイクリン（Dox）制御性のAmeloD発現On/Off誘導システムが組み込まれている。各株にDoxを添加し、AmeloD遺伝子の発現をスクリーニングした結果、AmeloDの誘導効果が著明な2株を樹立することができた。AmeloD遺伝子発現誘導のタイミングがiPS細胞のエナメル芽細胞分化に及ぼす影響を検討した結果、AmeloDを表層外胚葉から歯原性上皮細胞への分化段階で過剰発現させると、成熟したエナメル芽細胞への誘導効率が高まる知見を得た。一方、iPS細胞由来骨模倣材料の骨治癒効果を検討するために適した動物実験モデルの作製を検討した。骨の自然治癒力を強力に促進することを示すためには、自然治癒が困難なモデルでなければならないため、ラット大腿骨離断モデルに着目した。自然治癒しない離断幅の検討を行った結果、0.5~1 mmの離断幅が適切である結果を得ることができた。

本研究は，骨の自然治癒を強力に促進する生体由来骨補填材の開発を目的とし、iPS細胞由来骨模倣材料への血管新生や石灰化などの機能付与の有効性を検討する。初年度は、申請者が確立しているトランスポゾンPiggyBacシステム（Miao et al. Int J Mol Sci; 2021）を用い、血管新生因子VEGFの発現遺伝子をiPS細胞に導入して株化するため、VEGFエントリークローンの入手手続きを進めた。しかしながら、購入先の公的機関の取り扱いが変わり、ライセンス契約等に時間がかかり入手が困難となったことから、他の導入遺伝子候補として、硬組織形成にかかわるAmeloDに着目することとした。AmeloDのGatewayエントリークローンをPiggyBac発現ベクターに組み込み、これをiPS細胞に遺伝子導入後、12株をクローニングした。これらの株には、ドキシサイクリン（Dox）制御性のAmeloD発現On/Off誘導システムが組み込まれている。各株にDoxを添加し、AmeloD遺伝子の発現をスクリーニングした結果、AmeloDの誘導効果が著明な2株を樹立することができた。AmeloD遺伝子発現誘導のタイミングがiPS細胞のエナメル芽細胞分化に及ぼす影響を検討した結果、AmeloDを表層外胚葉から歯原性上皮細胞への分化段階で過剰発現させると、成熟したエナメル芽細胞への誘導効率が高まる知見を得た。一方、iPS細胞由来骨模倣材料の骨治癒効果を検討するために適した動物実験モデルの作製を検討した。骨の自然治癒力を強力に促進することを示すためには、自然治癒が困難なモデルでなければならないため、ラット大腿骨離断モデルに着目した。自然治癒しない離断幅の検討を行った結果、0.5~1 mmの離断幅が適切である結果を得ることができた。