骨芽細胞におけるHeat Shock Protein 27の一過性過剰発現は分化能に影響を及ぼさずにアポトーシスを抑制する

インプラント前処置として行われる骨増成法において、増殖因子やスキャホールドに加えて細胞を用いる方法が有効とされている。しかし、移植時のストレスにより移植細胞の生着が抑制され、その効果が制限されることが課題である。特に、ストレスにさらされた細胞はHeat shock proteins (HSPs)を産生し、その中でもHSP27は抗アポトーシス作用を持つことが知られている。この研究の目的は、骨芽細胞におけるHSP27の一過性過剰発現が骨芽細胞の生存と分化に与える影響を解析し、さらにHSP27過剰発現骨芽細胞を頭蓋骨欠損部に移植することで、移植細胞の生存と骨形成能について評価することである。

HSP27の過剰発現は骨芽細胞の増殖能や分化に対して有意な影響を及ぼさなかった。しかし、H2O2によるアポトーシスは有意に抑制され、一方でTNF-αによるアポトーシスの抑制には統計的有意差が認められなかった。移植実験では、HSP27過剰発現により移植後3および7日目にTUNEL陽性細胞率が有意に減少し、骨治癒が促進されたことが確認されたが、HSP27の過剰発現の有無による骨欠損治癒に有意差は見られなかった。また、移植骨芽細胞の骨芽細胞や骨質細胞への分化は確認されなかった。

骨芽細胞株MC3T3-E1にHSP27一過性発現ベクターを導入し、HSP27の過剰発現を行った。骨芽細胞の増殖能をMTS法で評価し、分化はALP活性染色およびAlizarin Red染色で評価、骨芽細胞分化マーカーの発現はrealtime PCRで解析した。アポトーシスはTNF-αおよびH2O2で誘導し、TUNEL染色で検出した。細胞移植実験には免疫不全ラットを用い、頭蓋骨に骨欠損を作成した。移植細胞追跡のため蛍光色素で染色したHSP27過剰発現骨芽細胞をコラーゲンに混和して移植した。骨形成をµ-CTおよび組織学的手法で評価した。

HSP27の一過性過剰発現は移植骨芽細胞の生存率を向上させたものの、最終的な新生骨量には影響を与えなかった。また、移植細胞の骨細胞への分化は観察されなかったことから、移植細胞が骨再生に直接寄与するのではなく、宿主細胞に何らかの影響を与えることで骨治癒を促進している可能性が示唆された。

今後の研究では、移植細胞の働きをより詳細に解析し、骨再生における具体的なメカニズムを解明することが求められる。特に、アポトーシスの抑制経路や移植細胞が宿主細胞に与える影響についてのさらなる研究が必要である。これにより、細胞移植を用いた効率的な骨増成法の開発が期待される。

骨(ほね)を増(ふ)やす手術(しゅじゅつ)では、増(ふ)えるたんぱく質(しつ)や足場を使います。細胞(さいぼう)も使うと効果的(こうかてき)です。しかし、移植(いしょく)するときに細胞(さいぼう)がストレスでうまくいかないことがあります。ストレスを受けた細胞(さいぼう)は「ヒートショックプロテイン」を作ります。その中でも「HSP27(HSPの一種(いっしゅ)で、細胞(さいぼう)の死を防(ふせ)ぐ効果(こうか)があります。)」というものが細胞(さいぼう)の死を防(ふせ)ぎます。この研究は、骨(ほね)を作る細胞(さいぼう)にHSP27を多く作らせて、効果(こうか)を調べることです。そして、頭の骨(ほね)が欠(か)けた部分に移植(いしょく)して効果(こうか)を見ます。

HSP27(HSPの一種(いっしゅ)で、細胞(さいぼう)の死を防(ふせ)ぐ効果(こうか)があります。)を多く作らせても、骨(ほね)を作る細胞(さいぼう)の増(ふ)える能力(のうりょく)は変(か)わりませんでした。でも、H2O2（過酸化(かさんか)水素(すいそ)）(細胞(さいぼう)にダメージを与(あた)える物質(ぶっしつ)です。)で細胞(さいぼう)が死ぬのは防(ふせ)げました。TNF-α(細胞(さいぼう)にダメージを与(あた)える物質(ぶっしつ)です。)で細胞(さいぼう)が死ぬのは防(ふせ)げませんでした。移植(いしょく)すると、3日目と7日目に細胞(さいぼう)の死が減(へ)りました。骨(ほね)の治(なお)りも早くなりましたが、完全(かんぜん)に治(なお)るかどうかには違(ちが)いはありませんでした。また、移植(いしょく)した細胞(さいぼう)が骨(ほね)を作る細胞(さいぼう)に変(か)わることはありませんでした。

骨(ほね)を作る細胞(さいぼう)にHSP27(HSPの一種(いっしゅ)で、細胞(さいぼう)の死を防(ふせ)ぐ効果(こうか)があります。)を多く作るようにしました。細胞(さいぼう)の増(ふ)える能力(のうりょく)は「MTS法(ほう)(細胞(さいぼう)がどれだけ増(ふ)えるかを調べる方法(ほうほう)です。)」で調べました。骨(ほね)を作る能力(のうりょく)は「ALP活性(かっせい)染色(せんしょく)(骨(ほね)を作る能力(のうりょく)を調べる染色(せんしょく)法(ほう)の一つです。)」と「Alizarin Red染色(せんしょく)(骨(ほね)を作る能力(のうりょく)を調べる染色(せんしょく)法(ほう)の一つです。)」で見ました。遺伝子(いでんし)の働(はたら)きは「リアルタイムPCR(遺伝子(いでんし)の働(はたら)きを調べるための方法(ほうほう)です。)」という方法(ほうほう)で調べました。細胞(さいぼう)の死は「TNF-α(細胞(さいぼう)にダメージを与(あた)える物質(ぶっしつ)です。)」と「H2O2」で見ました。移植(いしょく)実験(じっけん)には特別(とくべつ)なネズミを使い、頭の骨(ほね)に穴(あな)を開けて移植(いしょく)しました。移植(いしょく)した細胞(さいぼう)の変化(へんか)は蛍光(けいこう)色素(しきそ)で染(そ)めて見ました。骨(ほね)の形成(けいせい)は「µ-CT(細部まで骨(ほね)を観察(かんさつ)するための画像(がぞう)技術(ぎじゅつ)です。)」と「組織学(そしきがく)的(てき)手法(しゅほう)(顕微鏡(けんびきょう)で細胞(さいぼう)や組織(そしき)を観察(かんさつ)する方法(ほうほう)です。)」で見ました。

HSP27(HSPの一種(いっしゅ)で、細胞(さいぼう)の死を防(ふせ)ぐ効果(こうか)があります。)を多く作らせると、移植(いしょく)した骨(ほね)を作る細胞(さいぼう)の生きる力が強くなりました。でも、新しい骨(ほね)の量(りょう)には影響(えいきょう)がなかったです。また、移植(いしょく)された細胞(さいぼう)が骨(ほね)を作る細胞(さいぼう)に変(か)わることもありませんでした。移植(いしょく)された細胞(さいぼう)は、他の細胞(さいぼう)に影響(えいきょう)を与(あた)えて骨(ほね)の回復(かいふく)を助けているかもしれません。

これからの研究では、移植(いしょく)した細胞(さいぼう)の働(はたら)きをもっと詳(くわ)しく調べます。特(とく)に、細胞(さいぼう)の死を防(ふせ)ぐ道や、移植(いしょく)した細胞(さいぼう)が他の細胞(さいぼう)にどう影響(えいきょう)するかを研究します。これで、もっと効率的(こうりつてき)に骨(ほね)を増(ふ)やす方法(ほうほう)が見つかることが期待されます。