血管構造の高速モールディングによる三次元骨組織の構築

血管结构高速成型构建三维骨组织

• 批准号: 15J00200
• 负责人: 景山 達斗
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J00200/
• 关键词: 血管; 電気化学細胞脱離; 間葉系幹細胞; 骨芽細胞; マイクロゲル

骨芽細胞の前駆細胞であるヒト骨髄由来間葉系幹細胞を混合したコラーゲンゲルを、撥水性表面に微小液滴としてドロップレットすることで、ビーズ状の構造体（Bone beads）を作製した。作製したBone beadsは，細胞牽引力により急激に収縮し、高濃度のコラーゲンを含む細胞凝集体を形成した。このBone beadsを骨分化培地で2週間培養し、培養後の骨の種のアルカリホスファターゼ(初期の骨分化マーカー)活性評価，Alizarin red染色（カルシウム基質を染色）を行った。その結果、Bone beadsのアルカリホスファターゼ活性は既存のスフェロイド培養と比較しても優位に上昇し、包埋した間葉系幹細胞の骨芽細胞への分化が確認され、Alizarin red染色によりカルシウム基質の産生が確認された。さらに、血管内皮細胞を表面に覆わせたBone beadsを鋳型に集積し、培養することで、Bone beads同士の間隙に、血管内皮細胞が密な血管ネットワークを形成したcmスケールの骨組織を形成した。この組織は骨の主要成分①骨芽細胞，②骨基質，③血管構造をすべて含んでおり、生体骨に類似した組織体と言える。この組織体を、頭蓋冠に自然治癒不可能なφ4ｍｍの欠損部を作製したヌードマウス (8週齢)に移植した結果、マイクロCT解析の結果から、既存の人工骨材料であるβ-TCPよりも高い再生能を有することが観察された。また、再生した骨組織の組織切片解析から豊富な血管網の形成が確認され、血管構造の導入により骨再生が促進されることが示された。

Bone buds are derived from mesenchymal stem cells, and tiny droplets are produced on the hydrophobic surface. Bone beads are controlled by rapid contraction of cellular traction, high concentrations of cellular aggregates, and the like. The Bone beads were cultured for 2 weeks, and the activity of the bone beads after culture was evaluated. Alizarin red staining was performed. As a result, the activity of Bone beads was increased compared with that of the existing cells in culture, the differentiation of bone bud cells embedded in mesenchymal stem cells was confirmed, and the production of matrix was confirmed by Alizarin red staining. Bone beads accumulate on the surface of vascular endothelial cells and form bone tissue. The main components of this tissue are bone bud cells, bone matrix and vascular structure. The results of transplantation, CT analysis and observation of high regenerative energy of existing artificial bone materials were observed. Tissue section analysis of bone tissue showed that the formation of vascular network was confirmed, and the introduction of vascular structure was promoted.

项目成果

Vascularized bone tissue engineering using rapid vascular fabrication technique.

使用快速血管制造技术的血管化骨组织工程。

• 发表时间: 2015
• 作者: Tatsuto Kageyama;Tatsuya Osaki;Junko Enomoto;Taichi Ito;Takahisa Anada;Osamu Suzuki and Junji Fukuda
• 通讯作者: Osamu Suzuki and Junji Fukuda

Engineering thick cell sheets by electrochemical desorption of oligopeptides on membrane substrates

• DOI: 10.1016/j.reth.2015.12.003
• 发表时间: 2016-03-01
• 期刊: REGENERATIVE THERAPY
• 影响因子: 4.3
• 作者: Enomoto, Junko;Mochizuki, Naoto;Fukuda, Junji
• 通讯作者: Fukuda, Junji

血管網を有する骨移植体の作成方法及び利用方法

具有血管网络的骨移植物的制作和使用方法

• 发表时间: 2015

間葉系幹細胞を含む石灰化マイクロゲルの作成方法および利用方法

含有间充质干细胞的钙化微凝胶的制备和使用方法

• 发表时间: 2015

In Situ Cross-Linkable Gelatin-CMC Hydrogels Designed for Rapid Engineering of Perfusable Vasculatures

• DOI: 10.1021/acsbiomaterials.6b00203
• 发表时间: 2016-06-01
• 期刊: ACS BIOMATERIALS SCIENCE & ENGINEERING
• 影响因子: 5.8
• 作者: Kageyama, Tatsuto;Osaki, Tatsuya;Fukuda, Junji
• 通讯作者: Fukuda, Junji