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。