【研究領域課題番号】21K19889 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

テラヘルツ波 / 計測 / 水 / 生体組織 / 再生医療 / 再生軟骨 / 非侵襲計測

【研究成果の概要】

膝関節や椎間板などの軟骨組織の力学的性質に，水の状態が大きな影響を与える．軟骨組織中のこの水分子の状態，特に細胞外マトリクスに拘束された状態の結合水（拘束水）と，軟骨組織に拘束されていない自由水を非侵襲的に計測することができれば，軟骨系疾患の診断や再生軟骨の組織形成度（成熟度）や移植のタイミング評価において重要な情報となり得る．
テラヘルツ波は，分子間相互作用や分子内相互作用を計測するための有効なモダリティとして研究が進められてきたことから，拘束水・自由水の計測手段として期待されている．しかしながら，従来のテラヘルツ計測では，拘束水・自由水の計測が感度の点から不正確であった．
本提案では，本研究グループの研究者らが開発してきたテラヘルツ波により計測システムに新しい発振アンテナを組込むことにより，より広いレンジのテラヘルツ波が発振できる装置の開発を行う．具体的には，自由水の計測，拘束水の推定（水総量=拘束水+自由水）のために，発振アンテナをダイポール形状からボウタイ形状に変更することにより，サブ・テラヘルツ帯の低周波テラヘルツ波の発振を目指す．そして特に軟骨組織および再生軟骨組織を計測対象とし，得られる複素誘電率の虚部から，水分子の遅いデバイ緩和モード，速い緩和モード，分子間伸縮振動モードを導出することにより，生体軟骨組織，再生軟骨組織の組織形成度の非侵襲評価の実現を目指すことを目的とする．

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2021-07-09 - 2023-03-31

【配分額】6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)

【研究分野】外科系歯学

【研究領域課題番号】16K11678 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アログラフト / 軟骨再生 / 脱細胞化 / 再生軟骨 / 細胞外基質 / 再生医療

【研究成果の概要】

まず、アログラフトに適した軟骨細胞の特性を検討するため、培養期間による異なる分化状態のビーグル耳介軟骨細胞とビーグル初代脾臓細胞の共培養を行ったところ、長期培養の軟骨細胞は、脾臓細胞の増殖を抑制した。したがって、移植細胞の分化状態によって免疫反応性に違いがあることが明らかとなった。
次に、アログラフトに適した基質を検討するため、in vitroで作製した再生軟骨による脱細胞化の最適化を実施し、アログラフトとしての有効性を検討した。再挿入したアログラフト再生軟骨は、自己再生軟骨とほぼ同等のGAGの蓄積の軟骨基質が形成され、軟骨細胞はアロ脱細胞化再生基質を足場として利用できることが明らかとなった。

【研究の社会的意義】

口腔外科の主要な対象疾患である口唇口蓋裂の治療においては、すでに自家再生軟骨が導入されている。しかし、再生組織の汎用化を目指すためには、同種再生軟骨（アログラフト再生軟骨）の開発が不可欠である。申請者らは、アログラフト再生材料に対する免疫反応を詳細に解析し、細胞外基質の成熟や軟骨細胞分化の最適化を図り、免疫寛容性の高いスーパーアログラフトを作製した。本研究では作製した脱細胞化軟骨基質のアログラフト足場素材としての有効性を示すことが出来た。本研究によって得られた知見は、口腔外科・整形外科領域の軟骨・骨再生のみならず、移植医療に対して新技術、新概念が提示できると考える。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】形成外科学

【研究領域課題番号】20592104 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生医学 / 移植 / 再生医療 / アポトーシス / 軟骨再生 / 軟骨膜 / 虚血 / P53 / 移植・再生医療 / 再生軟骨

【研究成果の概要】

再生軟骨には周囲の軟骨膜様組織の機能が重要であると予想される。本研究の目的は、軟骨膜様組織の血行が軟骨再生に与える影響を解明し、再生軟骨維持法の開発に情報を提供することである。p53遺伝子欠損マウスを用いて、再生軟骨における低酸素ストレスの影響評価を行った。その結果、再生組織周囲の血行は軟骨再生に影響を及ぼし、移植組織への血行は再生軟骨の生体内代謝・形状維持に重要な因子であることが示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】外科系歯学

【研究領域課題番号】15592098 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

再生軟骨 / 液性因子 / 脱分化 / 顎関節 / 統計的手法 / Cdk6 / CGKII / 細胞分化 / CGK II / 軟骨 / 三次元培養 / 再生医療

【研究成果の概要】

顎関節の再生医療は口腔外科分野における最重要課題のひとつである。本研究では、近い将来での臨床応用を目的として、顎関節領域における軟骨再生のための基礎的研究を行った。内容は(1)再生軟骨組織作成のための基礎的研究、ならびに(2)骨軟骨細胞の分化制御メカニズムの解明とに大別される。(1)については、使用する細胞として、鼻中隔軟骨細胞と耳介軟骨細胞とを選択した。それは、口腔外科の主要な対象疾患である口唇口蓋裂をはじめとする先天奇形に対する手術の際に入手可能であることや、間葉系幹細胞を効率良く軟骨細胞に分化させることが現時点では困難なため、早期の臨床応用には軟骨細胞による再生を目指す方がより現実的である、等の理由による。まず、(1)安全性の面からFBSは用いない、(2)軟骨細胞の特性を維持した状態で1000倍以上の増殖を獲得する、(3)すでに臨床応用実績のある増殖因子を使用する、という三つの基準をもって、増殖因子の組み合わせの最適化を図り、FGF-2、insulinあるいはIGF-Iの組み合わせが最適であることを明らかとした。ついで、脱分化型軟骨細胞を再分化させるための液性因子の組み合わせを網羅的に検索し、BMP-2とinsulin、甲状腺ホルモンの組合せが理想的であることを見出した。また、いくつかのハイドロゲルについて、軟骨再生における足場素材としての特性を検討した。なお、上記の実験で用いた細胞は、顎顔面領域における先天異常の手術に伴い、廃棄される予定だった軟骨細胞を患者の同意に基づき使用させていただいた。また、(2)については、分子細胞生物学的手法により、CGKIIが軟骨分化に重要な機能を有すること、骨芽細胞、破骨細胞、軟骨細胞の分化においてCdk6が分化抑制因子として重要であることなどを報告し、骨軟骨再生医療の発展に不可欠な骨軟骨細胞の分化増殖メカニズムの解明を行った。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2003 - 2005

【配分額】2,400千円 (直接経費: 2,400千円)