Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

間葉系細胞 / 分化 / 遺伝子導入 / 転写因子 / 遺伝子ノックダウン / 再生医学 / 骨 / 軟骨

再生医療における最も有力な細胞源である間葉系細胞の欠点、すなわち継代による分化能の低下という欠点は未だ解消されていない。そこで、本研究では、間葉系細胞分化多能性維持に重要かつ臨床応用にあたって安全な因子を同定することにより細胞数の限界という問題を解消し、骨・軟骨再生医学の適応範囲を広げることを目的に研究を行った。その結果、Nfatc1、Runx1、Runx3が間葉系細胞分化多能性に重要であることが明らかとなった。

間葉系幹細胞 / 再生医療 / MPCポリマー / 分化 / 軟骨

本研究では、間葉系細胞の純化・濃縮による再生組織の特性向上を目的として、細胞接着阻害物質MPCポリマーを用いて細胞接着能の違いにより細胞を分取する培養プレート(MPCプレート)を作製し、接着性が高い間葉系細胞を選択的に回収して幹細胞特性の向上(SP細胞濃縮)を図る。最終年度である本年度では、1)MPCプレートで分離したMSCの増殖能、分化能の評価、2)MPCプレートによるSP分画濃縮の有用性検証、をおこなった。1)MPCプレートで分離したMSCの増殖能、分化能の評価、については、前年度の研究で選定されたMPCポリマー濃度5%のプレートを用いて、骨髄細胞を2500細胞/cm^2で播種して継代培養し、一継代10倍程度の良好の増殖を得た。また、多分化能に関しては、MPCプレートを用いて培養したP2,5の細胞と、MPCプレートを用いなかった対照群の細胞を比較検討したところ、MPCプレートで培養した細胞では、骨芽細胞系マーカーであるALPやRUNX2、軟骨細胞系マーカーではCOL2、COL1O、Sox9などの発現が上昇しており、MPCプレートにより、接着性が高い間葉系細胞を選択的に回収でき、幹細胞特性が向上していることが示唆された。2)MPCプレートによるSP分画濃縮の有用性検証、では、MPCプレートを用いて分離したMSCと対照細胞を用いて再生骨を作製した。ラット骨髄細胞をMPCポリマー濃度5%のプレートに播種して細胞を分離し、さらに、10%FBS含有培養液でP2まで継代培養し、人工骨とともにラットの背部に移植した。MPCプレートで分離したMSCを用いた再生骨は、対照細胞を用いて再生骨に比べ、組織学的にも生化学的(アウカリホスファターゼ活性)にも優れ、MPCプレートによる幹細胞特性の向上が検証された。

移植・再生医療 / 軟骨 / 増殖 / 足場素材 / 軟骨再生 / 軟骨細胞 / 三次元培養 / 分化 / 生分解性ポリマー

口腔・顎顔面の軟骨再生医療を広く普及させるため、吸収性ポリマー製造技術と中空糸製造技術を応用し、3次元増殖培養装置と非侵襲評価装置の機能を有する軟骨再生のための新規足場素材の開発を行った。吸収性ポリマー製中空糸による軟骨細胞増殖培養システムの検討としては、中空糸モジュールを用いた軟骨細胞の3次元培養において増殖状態を評価した。前年度に最適化した0.3%コラーゲンゲルを用いて中空糸モジュールでヒト軟骨細胞を増殖したところ、一回の培養で10倍増以上の良好な細胞増殖と細胞収量を得ることが出来きた。培養中、コラーゲンゲルの収縮がみられたものの、収縮分の体積で補正すると十分な細胞密度を得ることができた。吸収性ポリマー製中空糸の移植用足場素材への応用に関しては、様々な構造を有する吸収性ポリマー製の立体格子型足場素材を製造し、その力学的強度ならびに気孔率を評価した。その結果、ファイバー径1.0mm、開口径2.0mmの立体格子型足場素材がヤング率15MPa、気孔率90%と目標値に近い値を示した。本足場素材とヒト軟骨細胞を用いて再生軟骨を作製し、ヌードマウスに移植したところ、II型コラーゲンやプロテオグリカンの発現・集積が見られる良好な再生軟骨を得た。吸収性ポリマー製中空糸を用いた再生組織非侵襲評価法の開発では、吸収性ポリマーとして代表的な乳酸系ポリマー製の立体格子型足場素材を作製し、X、Y軸方向のファイバーから光源をいれて、Z軸方向のファイバーを受光ファイバーとした光学系を構築し、その光学性能を検討し、原理的な可能性を実証した。

筋肉 / 軟骨 / 骨 / 運動 / 細胞内シグナル伝達 / 物理的ストレス / 細胞分化 / 分化 / 細胞内カルシウム

本研究では筋,骨,軟骨,脂肪などの間葉系組織の分化についてPGC-1αを中心にメカニカルストレス(物理的刺激)によるその制御を検討した.結果,メカニカルストレス誘導性の細胞内シグナル伝達経路を複数同定した.この研究を通じて,ある程度メカニカルストレス誘導性のシグナル伝達経路を特定できたことは,メカニカルストレスによって間葉系細胞の分化・成熟を制御するうえで有意義であると考えられる.研究最終年度の総括としては,研究機関3年間で,原著論文5編(加えて投稿中準備中3編),総説4編,学会発表16件,特許出願1件は十分な成果だったと考える.

【研究分担者】
小笠原徹	東京大学	医学部附属病院	講師	(Kakenデータベース)
阿部雅修	東京大学	医学部附属病院	特任講師	(Kakenデータベース)
古賀陽子	東京大学	医学部附属病院	助教	(Kakenデータベース)
小川卓也	東京医科歯科大学	医歯(薬)学総合研究科	講師	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
高戸毅	東京大学	医学部附属病院	教授	(Kakenデータベース)
森良之	東京大学	医学部附属病院	准教授	(Kakenデータベース)
茂呂徹	東京大学	医学部附属病院	特任准教授	(Kakenデータベース)
藤原夕子	東京大学	医学(系)研究科(研究院)	特任助教	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
米原啓之	日本大学	歯学部付属歯科病院	教授	(Kakenデータベース)
星和人	東京大学	医学部附属病院	寄付講座教員	(Kakenデータベース)
小笠原徹	東京大学	医学部附属病院	講師	(Kakenデータベース)