新規器官培養系を用いた骨軟骨前駆細胞の分化決定制御機構の解明と骨再生療法への応用

利用新型器官培养系统阐明骨软骨前体细胞的分化控制机制及其在骨再生治疗中的应用

• 批准号: 11J04835
• 负责人: 北條 宏徳
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J04835/
• 关键词: ヘッジホッグ; 低分子化合物; ラット骨欠損モデル; Gli1; Gli2; 骨形成; 骨分化誘導; ヘッジホッグシグナル

初年度に行ったex vivo骨形成検出システムを用いた解析によりHhとBMPシグナルの組み合わせが骨形成を強力に誘導することが明らかとなった。そのため今年度は、本シグナルの組み合わせが、骨再生能を有するか検討した。まず、臨床応用に向けて、低分子化合物が蛋白質の代わりとなるか検討した。本研究室で見出したヘリオキサンチン誘導体(TH)は、BMP様の作用を有することが明らかにされている。そこで、Hhシグナルを活性化する分子化合物(SAG)とTHの組み合わせがHhとBMPシグナル活性化の組み合わせと同等の骨形成能を発揮するか、ex vivo骨形成検出システムを用いて検討した。その結果、SAGとTHの同時曝露により、骨形成がHhとBMPと同様に、顕著に増加した。次に、SAGとTHの同時曝露が骨再生にどのような効果を示すか検討した。まず、骨欠損部を充填するためのインプラントとして、本研究室で開発したテトラポッド型リン酸カルシウム人工骨を用いた。本人工骨をSAGとTH溶液に浸漬することで、これらの化合物を搭載したハイブリッド型骨再生インプラントを作製した。本インプラントから薬剤が徐放し、骨形成を促進することをin vitroの系で確認した。次に、ラット骨欠損モデルを用いて、本インプラントが骨再生能を有するか検討をした。11週齢ラットの大腿骨骨幹部に2.2mm円柱形の骨欠損部を作製し、本インプラントを充填した。14日後に骨切片およびマイクロCTを用いて骨再生能を解析した。比較群として、薬剤を搭載していないインプラントおよび薬剤一種類のみを搭載したインプラントを使用した。その結果、SAGとTHを搭載したインプラントは骨欠損部における骨量を有意に促進させた。また骨が再生された組織中には骨芽細胞の前駆細胞のマーカーであるOsterixを発現する細胞が確認された。以上より低分子化合物群と人工骨の組み合わせにより、骨欠損の再生を誘導する骨再生インプラントの開発に成功した。

Line at the beginning of the annual に っ た ex vivo bone formation 検 out シ ス テ ム を with い た parsing に よ り Hh と BMP シ グ ナ ル の group み close わ せ が bone formation induced す を strong に る こ と が Ming ら か と な っ た. そ の た め our は ", this シ グ ナ ル の group み close わ せ が, bone regeneration can have す を る か beg し 検 た. ま ず, clinical 応 に to け て, low molecular compound が protein の generation わ り と な る か beg し 検 た. Map out our lab で し た ヘ リ オ キ サ ン チ ン inductor (TH) は, BMP others を の is す る こ と が Ming ら か に さ れ て い る. そ こ で, Hh シ グ ナ ル を activeness す る molecular compound group (SAG) と TH の み close わ せ が Hh と BMP シ グ ナ ル activeness の group み close わ せ と can equal の bone formation を 発 swing す る か, ex vivo bone formation 検 シ ス テ ム を with い て beg し 検 た. そ の results, SAG と TH の exposure at the same time に よ り, bone formation が Hh と BMP と with others に, 顕 に raised plus し た. に, SAG と TH の exposure at the same time が bone regeneration に ど の よ う な unseen fruit を shown す か beg し 検 た. ま ず, less loss of bone を filling す る た め の イ ン プ ラ ン ト と し て, our lab で 発 し た テ ト ラ ポ ッ ド type リ ン acid カ ル シ ウ ム を of artificial bone with い た. The artificial bone を SAG と に TH solution impregnation す る こ と で, こ れ ら の compound を carry し た ハ イ ブ リ ッ ド type bone regeneration イ ン プ ラ ン ト を cropping し た. This イ ン プ ラ ン ト か ら 薬 tonic が Xu Fang し, bone formation を す る こ と を in vitro の is で confirm し た. に, ラ ッ owe ト bone loss モ デ ル を with い て, this イ ン プ ラ ン ト が bone regeneration can have す を る か beg を 検 し た. At 11 weeks, 齢ラット <s:1> the main part of the <s:1> thigh bone に2.2mm cylindrical <s:1> bone defect part を was fabricated and <s:1> was filled with this <s:1> プラ トを トを トを トを た た た た た トを トを トを トを トを トを た た た. Fourteen days later, に bone sections および および <s:1> <s:1> ロ ロ ロCTを were analyzed by を て bone regeneration energy を for <s:1> た た. Comparison group と し て, 薬 tonic を carry し て い な い イ ン プ ラ ン ト お よ び 薬 tonic kind の み を carry し た イ ン プ ラ ン ト を use し た. そ の results, SAG と TH を carry し た イ ン プ ラ ン ト は owe loss of bone に お け る bone mass を intentionally に promote さ せ た. ま た bone regeneration さ が れ た organization に は bone bud cells before の 駆 の マ ー カ ー で あ る Osterix を 発 now す る cells が confirm さ れ た. Above よ り group of low molecular compounds と artificial bone group の み close わ せ に よ り, induced bone owe loss の regeneration を す る bone regeneration イ ン プ ラ ン ト の open 発 に successful し た.

项目成果

Harmine promotes osteoblast differentiation through bone morphogenetic protein signaling.

• DOI: 10.1016/j.bbrc.2011.05.001
• 发表时间: 2011-06
• 期刊: Biochemical and biophysical research communications
• 影响因子: 3.1
• 作者: T. Yonezawa;Ji-Won Lee;Ayaka Hibino;Midori Asai;H. Hojo;Byung‐Yoon Cha;T. Teruya;K. Nagai;U. Chu