Development of a novel strategy for bone regeneration with small molecule-mediated osteo-reprogramming and understanding of genomic mechanisms underlying the process

通过小分子介导的骨重编程开发骨再生的新策略并了解该过程背后的基因组机制

• 批准号: 26221311
• 负责人: 高戸 毅
• 金额: $ 89.19万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-05-30 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-26221311/
• 关键词: 再生医学; 骨再生

1.　低分子オステオリプログラミング法の開発：ヒト線維芽細胞におけるオステオリプログラミング法の最適化を進めた。中胚葉形成を介した誘導に加えて、直接骨芽細胞へと分化を誘導する方法について検討を進めた結果、数種類の低分子化合物の組み合わせが有効であることが判明した。その中で、作用機序が不明な低分子化合物についてはその標的分子の同定を試みた。誘導される遺伝子発現プロファイルをマイクロアレイにて取得し、3次元構造予測に基づいた標的分子予測と統合的に解析した結果、数十種類のキナーゼが標的分子候補として絞り込まれた。キナーゼアッセイによる検証とルシフェラーゼレポータアッセイによって、当該化合物が骨形成性シグナル経路に関わるキナーゼの阻害剤であることを新たに見出した。2.　ゲノムワイドアプローチによる低分子オステオリプログラミング法のエピジェネティックメカニズムの解析：低分子オステオリプログラミング法開発後の速やかな計画実行のため、マウス初代骨芽細胞を用いて、オープンクロマチン領域を検索するためのATAC-seq法の実験条件を最適化し、データを取得した。これらのデータをポジティブコントロールとして比較解析に用いることで、エピジェネティクスの観点から、作製した骨芽細胞の品質評価とリプログラミングメカニズムの理解につながる。3.　低分子オステオリプログラミングと骨再生用担体による三次元骨組織の開発：基礎検討を一部開始した。多能性幹細胞の骨分化モデルを利用して、アテロコラーゲンスポンジの三次元骨組織作製における担体としての有効性を検証した。その結果、アテロコラーゲンスポンジ中にマウスES細胞を適切な密度で播種し、in vitroで骨分化を誘導することで、成熟した骨芽細胞と骨細胞を有する三次元骨組織様オルガノイドが構築できることを見出した。

1. Low molecular weight polypeptide Optimization of the cell optimization method. Methods for induction of mesoderm formation, induction of direct osteoblast differentiation, and induction of osteoblasts. As a result of the research, it was found that the combination of several types of low-molecular compounds is effective and effective.その中で、The mechanism of action of the low-molecular compound についてはその is the same as the target molecule. Induced される缝子発 appear プロファイルをマイクロアレイにて obtained し, 3-dimensional structure prediction に记づいたmetric The results of molecular predictions and integrated analysis, as well as dozens of molecular candidate candidates for the target, are available. When the compound is used Object がbone forming シグナル経路に关わるキナーゼの hinder であることを新たに见出した. 2. ゲノムワイドアプローチによるLow molecular weight オステオリプログラミング法のエピAnalysis of ジェネティックメカニズムの: Low molecular weight オステオリプログラミング method to open the rapid recoveryやかなproject実行のため, マウスfirst-generation osteoblast cell をいて, オープンクロマチン field The conditions of the ATAC-seq method are optimized and optimized.これらのデータをポジティブコントロールとして Comparative analysis using いることで, エピジェネティクスの観Pointから、Making したOsteoblast のquality evaluation価とリプログラミングメカニズムのUnderstanding につながる. 3. The development of low-molecular weight biomass for bone regeneration and the development of three-dimensional bone tissue: the basics of the basics. The effectiveness of bone differentiation using pluripotent stem cells and the use of three-dimensional bone tissue using three-dimensional bone tissue have been proven.そのRESULTS, アテロコラーゲンスポンジ中にマウスES cells をappropriate density でseedingし, in Bone differentiation in vitro is induced, mature osteoblasts and bone cells are established, and three-dimensional bone tissue is constructed.

项目成果

Sp7/Osterix Is Restricted to Bone-Forming Vertebrates where It Acts as a Dlx Co-factor in Osteoblast Specification.

• DOI: 10.1016/j.devcel.2016.04.002
• 发表时间: 2016-05-09
• 期刊: Developmental cell
• 影响因子: 11.8
• 作者: Hojo H;Ohba S;He X;Lai LP;McMahon AP
• 通讯作者: McMahon AP

Roles of macrophages in transplantation of tissue engineered cartilage in mice.

巨噬细胞在小鼠组织工程软骨移植中的作用。

• 发表时间: 2016
• 作者: Fujihara Y;Hikita A;Takato T;Hoshi K
• 通讯作者: Hoshi K

Development of Surgical Implant Using 3D Printer and Clinical Application.

使用 3D 打印机开发外科植入物及临床应用。

• 发表时间: 2015
• 作者: Takato T;Fujihara Y;Hikita A;Suzuki S;Chung UI;Hoshi K
• 通讯作者: Hoshi K

Tissue Engineering in Bone: The Contention of a Hundred Schools of Thought.

骨组织工程：百家思想流派之争。

• DOI: 10.1111/aor.12739
• 发表时间: 2016
• 期刊: Artif Organs
• 影响因子: 2.4
• 作者: Kaushik MK;Kaul SC;Wadhwa R;Yanagisawa M;Urade Y.;Takato T
• 通讯作者: Takato T

Distinct Transcriptional Programs Underlie Sox9 Regulation of the Mammalian Chondrocyte.

• DOI: 10.1016/j.celrep.2015.06.013
• 发表时间: 2015-07-14
• 期刊: Cell reports
• 影响因子: 8.8
• 作者: Ohba S;He X;Hojo H;McMahon AP
• 通讯作者: McMahon AP