リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

大学・研究所にある論文を検索できる 「多分化能を有するヒト歯根膜細胞株と生体活性コア材料を使用したバイオハイブリッドインプラントの創出」の論文概要。リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。

コピーが完了しました

URLをコピーしました

論文の公開元へ論文の公開元へ
書き出し

多分化能を有するヒト歯根膜細胞株と生体活性コア材料を使用したバイオハイブリッドインプラントの創出

小野, 太雅 ONO, Taiga オノ, タイガ 九州大学

2021.06.30

概要

目的:3Dバイオプリント技術を応用することで、多分化能を有するヒト歯根膜細胞株(1-17細胞)から歯根膜組織様3D管状構造体を作製し、これを生体活性コア材料(ハイドロキシアパタイト:HA)と組み合わせることで、先例の無いバイオハイブリッドインプラントを開発することを目的とした。

背景:現在、インプラント治療で用いられるインプラント体は、主にチタン(Ti)を用いた生体不活性材料で作製されており、骨への直接的な結合により支持を得ている。一方で、生体不活性材料は骨と化学的に結合しないため、HAを用いた生体活性材料でのコーティングにより、インプラント体を骨へ化学的に結合させる研究が数多く行われている。また、歯根膜を持たないインプラント体は、歯根膜由来のバリア機構や固有感覚を持たないため、細菌感染による重度なインプラント周囲炎や、過度な咬合圧による対合歯の破折を生じる可能性がある。これらの欠点を補うため、歯根膜とインプラント体との複合体である「バイオハイブリッドインプラント」の開発が進められている。

方法: 1-17細胞から作製した細胞塊を、3Dバイオプリント技術によって予めプログラムされた形状に積層することにより、3D管状構造体(3DTB)を作製した。3DTBに、TiまたはHAを挿入して培養することで、それぞれ3DTB-Tiコア(TIC)および3DTB-HAコア(HAC)の複合体、さらにコア材料なしの3DTB(WOC)の3種類の構造体を作製した。次に、それぞれの構造体に対して、分子生物学的解析を用いたキャラクタリゼーションを行った。 結果:HAC、TICにおいて、コアの挿入による生細胞の分布状態に変化は認められなかった。歯根膜(SD C1)、血管(VEGFA, HGF)、セメント質(CEMP1)、および骨(OCN)関連遺伝子の発現は、単層培養した1-17細胞と比較して、3つの構造体でいずれも有意に増加した。また、これらのマーカーに対する免疫組織化学的染色を行った結果、遺伝子と同様に、いずれも構造体を構成する1-17細胞で発現が上昇し、さらにHACではWOCやTICよりも多くの陽性細胞が確認された。加えて3つの構造体では、いずれも豊富なコラーゲン線維形成が確認された。

結論: 1-17細胞を用いて作製した3DTBと、HAとの複合体がバイオハイブリッドインプラントとして機能する可能性が示唆された。

参考文献

Alvarez-Pérez, M. A., Narayanan, S., Zeichner-David, M., Rodríguez Carmona, B., & Arzate, H. (2006). Molecular cloning, expression and immunolocalization of a novel human cementum-derived protein (CP-23). Bone, 38(3), 409-419. doi:10.1016/j.bone.2005.09.009

Arai, K., Murata, D., Verissimo, A. R., Mukae, Y., Itoh, M., Nakamura, A., . . . Nakayama, K. (2018). Fabrication of scaffold-free tubular cardiac constructs using a Bio-3D printer. PLoS One, 13(12), e0209162. doi:10.1371/journal.pone.0209162

Brånemark, P. I., Hansson, B. O., Adell, R., Breine, U., Lindström, J., Hallén, O., & Ohman, A. (1977). Osseointegrated implants in the treatment of the edentulous jaw. Experience from a 10-year period. Scand J Plast Reconstr Surg Suppl, 16, 1-132.

Carnes, D. L., Maeder, C. L., & Graves, D. T. (1997). Cells with osteoblastic phenotypes can be explanted from human gingiva and periodontal ligament. J Periodontol, 68(7), 701-707. doi:10.1902/jop.1997.68.7.701

Chen, X., Liu, Y., Miao, L., Wang, Y., Ren, S., Yang, X., . . . Sun, W. (2016). Controlled release of recombinant human cementum protein 1 from electrospun multiphasic scaffold for cementum regeneration. Int J Nanomedicine, 11, 3145- 3158. doi:10.2147/ijn.S104324

Cheng, N. C., Chen, S. Y., Li, J. R., & Young, T. H. (2013). Short-term spheroid formation enhances the regenerative capacity of adipose-derived stem cells by promoting stemness, angiogenesis, and chemotaxis. Stem Cells Transl Med, 2(8), 584-594. doi:10.5966/sctm.2013-0007

Chiarelli, N., Carini, G., Zoppi, N., Ritelli, M., & Colombi, M. (2018). Transcriptome analysis of skin fibroblasts with dominant negative COL3A1 mutations provides molecular insights into the etiopathology of vascular Ehlers-Danlos syndrome. PLoS One, 13(1), e0191220. doi:10.1371/journal.pone.0191220

Cooley, D. R., Van Dellen, A. F., Burgess, J. O., & Windeler, A. S. (1992). The advantages of coated titanium implants prepared by radiofrequency sputtering from hydroxyapatite. J Prosthet Dent, 67(1), 93-100. doi:10.1016/0022- 3913(92)90057-h

Craig, R. G., & LeGeros, R. Z. (1999). Early events associated with periodontal connective tissue attachment formation on titanium and hydroxyapatite surfaces. J Biomed Mater Res, 47(4), 585-594. doi:10.1002/(sici)1097- 4636(19991215)47:4<585::aid-jbm16>3.0.co;2-o

Falkenbach, A., & Herold, M. (2002). Osteocalcin: a marker of disease activity in ankylosing spondylitis? Ann Rheum Dis, 61(1), 92. doi:10.1136/ard.61.1.92

Heo, Y. Y., Um, S., Kim, S. K., Park, J. M., & Seo, B. M. (2011). Responses of periodontal ligament stem cells on various titanium surfaces. Oral Dis, 17(3), 320-327. doi:10.1111/j.1601-0825.2010.01728.x

Hoz, L., Romo, E., Zeichner-David, M., Sanz, M., Nuñez, J., Gaitán, L., . . . Arzate, H. (2012). Cementum protein 1 (CEMP1) induces differentiation by human periodontal ligament cells under three-dimensional culture conditions. Cell Biol Int, 36(2), 129-136. doi:10.1042/cbi20110168

Huang, G. S., Dai, L. G., Yen, B. L., & Hsu, S. H. (2011). Spheroid formation of mesenchymal stem cells on chitosan and chitosan-hyaluronan membranes. Biomaterials, 32(29), 6929-6945. doi:10.1016/j.biomaterials.2011.05.092

Itoh, M., Mukae, Y., Kitsuka, T., Arai, K., Nakamura, A., Uchihashi, K., . . . Kobayashi, E. (2019). Development of an immunodeficient pig model allowing long-term accommodation of artificial human vascular tubes. Nat Commun, 10(1), 2244. doi:10.1038/s41467-019-10107-1

Kaku, M., & Yamauchi, M. (2014). Mechano-regulation of collagen biosynthesis in periodontal ligament. J Prosthodont Res, 58(4), 193-207. doi:10.1016/j.jpor.2014.08.003

Lee, D. J., Lee, J. M., Kim, E. J., Takata, T., Abiko, Y., Okano, T., . . . Jung, H. S. (2017). Bio-implant as a novel restoration for tooth loss. Sci Rep, 7(1), 7414. doi:10.1038/s41598-017-07819-z

Lin, Y., Gallucci, G. O., Buser, D., Bosshardt, D., Belser, U. C., & Yelick, P. C. (2011). Bioengineered periodontal tissue formed on titanium dental implants. J Dent Res, 90(2), 251-256. doi:10.1177/0022034510384872

Liu, X., Wu, H., Byrne, M., Krane, S., & Jaenisch, R. (1997). Type III collagen is crucial for collagen I fibrillogenesis and for normal cardiovascular development. Proc Natl Acad Sci U S A, 94(5), 1852-1856. doi:10.1073/pnas.94.5.1852

Ma, L., Wang, X., Liu, H., Jiang, C., Liao, H., Xu, S., . . . Cao, Z. (2019). CXXC5 Mediates P. gingivalis-suppressed Cementoblast Functions Partially via MAPK Signaling Network. Int J Biol Sci, 15(8), 1685-1695. doi:10.7150/ijbs.35419

Moldovan, L., Barnard, A., Gil, C. H., Lin, Y., Grant, M. B., Yoder, M. C., . . . Moldovan, N. I. (2017). iPSC-Derived Vascular Cell Spheroids as Building Blocks for Scaffold-Free Biofabrication. Biotechnol J, 12(12). doi:10.1002/biot.201700444

Moldovan, N. I. (2018). Progress in scaffold-free bioprinting for cardiovascular medicine. J Cell Mol Med, 22(6), 2964-2969. doi:10.1111/jcmm.13598

Munar, M. L., Udoh, K., Ishikawa, K., Matsuya, S., & Nakagawa, M. (2006). Effects of sintering temperature over 1,300 degrees C on the physical and compositional properties of porous hydroxyapatite foam. Dent Mater J, 25(1), 51-58. doi:10.4012/dmj.25.51

Nemoto, T., Kajiya, H., Tsuzuki, T., Takahashi, Y., & Okabe, K. (2010). Differential induction of collagens by mechanical stress in human periodontal ligament cells. Arch Oral Biol, 55(12), 981-987. doi:10.1016/j.archoralbio.2010.08.004

Nishi, M., Matsumoto, R., Dong, J., & Uemura, T. (2013). Engineered bone tissue associated with vascularization utilizing a rotating wall vessel bioreactor. J Biomed Mater Res A, 101(2), 421-427. doi:10.1002/jbm.a.34340

Ong, C. S., Fukunishi, T., Zhang, H., Huang, C. Y., Nashed, A., Blazeski, A., . . . Hibino, N. (2017). Biomaterial-Free Three-Dimensional Bioprinting of Cardiac Tissue using Human Induced Pluripotent Stem Cell Derived Cardiomyocytes. Sci Rep, 7(1), 4566. doi:10.1038/s41598-017-05018-4

Qiu, J., Wang, X., Zhou, H., Zhang, C., Wang, Y., Huang, J., . . . Song, A. (2020). Enhancement of periodontal tissue regeneration by conditioned media from gingiva-derived or periodontal ligament-derived mesenchymal stem cells: a comparative study in rats. Stem Cell Res Ther, 11(1), 42. doi:10.1186/s13287- 019-1546-9

Rumiński, S., Kalaszczyńska, I., Długosz, A., & Lewandowska-Szumieł, M. (2019). Osteogenic differentiation of human adipose-derived stem cells in 3D conditions - comparison of spheroids and polystyrene scaffolds. Eur Cell Mater, 37, 382-401. doi:10.22203/eCM.v037a23

Seo, B. M., Miura, M., Gronthos, S., Bartold, P. M., Batouli, S., Brahim, J., . . . Shi, S. (2004). Investigation of multipotent postnatal stem cells from human periodontal ligament. Lancet, 364(9429), 149-155. doi:10.1016/s0140-6736(04)16627-0

Shimono, M., Ishikawa, T., Ishikawa, H., Matsuzaki, H., Hashimoto, S., Muramatsu, T., . . . Inoue, T. (2003). Regulatory mechanisms of periodontal regeneration. Microsc Res Tech, 60(5), 491-502. doi:10.1002/jemt.10290

Shishido, A., Mori, S., Yokoyama, Y., Hamada, Y., Minami, K., Qian, Y., . . . Yamamoto, H. (2018). Mesothelial cells facilitate cancer stem‑like properties in spheroids of ovarian cancer cells. Oncol Rep, 40(4), 2105-2114. doi:10.3892/or.2018.6605

Takeuchi, R., Kuruma, Y., Sekine, H., Dobashi, I., Yamato, M., Umezu, M., . . . Okano, T. (2016). In vivo vascularization of cell sheets provided better long-term tissue survival than injection of cell suspension. J Tissue Eng Regen Med, 10(8), 700- 710. doi:10.1002/term.1854

Thomson, T. S., Berry, J. E., Somerman, M. J., & Kirkwood, K. L. (2003). Cementoblasts maintain expression of osteocalcin in the presence of mineral trioxide aggregate. J Endod, 29(6), 407-412. doi:10.1097/00004770-200306000- 00007

Tomokiyo, A., Maeda, H., Fujii, S., Wada, N., Shima, K., & Akamine, A. (2008). Development of a multipotent clonal human periodontal ligament cell line. Differentiation, 76(4), 337-347. doi:10.1111/j.1432-0436.2007.00233.x

Trubiani, O., Marconi, G. D., Pierdomenico, S. D., Piattelli, A., Diomede, F., & Pizzicannella, J. (2019). Human Oral Stem Cells, Biomaterials and Extracellular Vesicles: A Promising Tool in Bone Tissue Repair. Int J Mol Sci, 20(20). doi:10.3390/ijms20204987

Trubiani, O., Pizzicannella, J., Caputi, S., Marchisio, M., Mazzon, E., Paganelli, R., . . . Diomede, F. (2019). Periodontal Ligament Stem Cells: Current Knowledge and Future Perspectives. Stem Cells Dev, 28(15), 995-1003. doi:10.1089/scd.2019.0025

Tsuruga, E., Takita, H., Itoh, H., Wakisaka, Y., & Kuboki, Y. (1997). Pore size of porous hydroxyapatite as the cell-substratum controls BMP-induced osteogenesis. J Biochem, 121(2), 317-324. doi:10.1093/oxfordjournals.jbchem.a021589

Washio, K., Tsutsumi, Y., Tsumanuma, Y., Yano, K., Srithanyarat, S. S., Takagi, R., . . . Ishikawa, I. (2018). In Vivo Periodontium Formation Around Titanium Implants Using Periodontal Ligament Cell Sheet. Tissue Eng Part A, 24(15-16), 1273-1282. doi:10.1089/ten.TEA.2017.0405

Whittemore, E. R., Loo, D. T., & Cotman, C. W. (1994). Exposure to hydrogen peroxide induces cell death via apoptosis in cultured rat cortical neurons. Neuroreport, 5(12), 1485-1488. doi:10.1097/00001756-199407000-00019

Yurie, H., Ikeguchi, R., Aoyama, T., Kaizawa, Y., Tajino, J., Ito, A., . . . Matsuda, S. (2017). The efficacy of a scaffold-free Bio 3D conduit developed from human fibroblasts on peripheral nerve regeneration in a rat sciatic nerve model. PLoS One, 12(2), e0171448. doi:10.1371/journal.pone.0171448

参考文献をもっと見る

全国の大学の
卒論・修論・学位論文

一発検索!

この論文の関連論文を見る