Title
Human Dental Pulp Facilitates Bone Regeneration in a Rat Bone
Defect Model( 内容と審査の要旨(Summary) )
Author(s)
川井, 豪
Report No.(Doctoral
Degree)
博士(医学) 甲第902号
Issue Date
2013-02-20
Type
博士論文
Version
none
URL
http://hdl.handle.net/20.500.12099/48048
※この資料の著作権は、各資料の著者・学協会・出版社等に帰属します。氏名（本籍） 学 位 の 種 類 学位授与番号 学位授与日付 学位授与要件 学位論文題目 審 査 委 員 川 井 豪（岐阜県） 博 士（医学） 甲第 902 号 平成 25 年 2 月 20 日 学位規則第４条第１項該当
Human Dental Pulp Facilitates Bone Regeneration in a Rat Bone Defect Model （主査）教授 柴 田 敏 之 （副査）教授 中 川 敏 幸 教授 竹 村 元 三 論 文 内 容 の 要 旨 難治性骨折や高度な骨欠損の再建に，自家骨，同種骨，人工骨などを移植する治療法はたいへん有 用であるが，課題も多い。すなわち，自家骨採取量には限界があり，同種骨の使用には感染の危険性 が伴う。また，荷重に耐え得る力学的強度を有する人工骨は未だ存在しない。一方，治療目的に抜歯 された智歯(親不知)から採取した歯髄細胞は，in vitroで軟骨細胞に分化させることが可能であり， 将来有用な再生材料となる可能性を秘めている。今回，自家歯髄細胞を用いた骨再生医療の可能性を 見いだすことを目的に，免疫不全ラットの大腿骨偽関節モデルにおいて歯髄細胞が骨癒合を促進する か検討した。 【対象と方法】 岐阜大学口腔外科において抜歯された智歯をインフォームドコンセントのもとに凍結保存し，使用 時に解凍して骨分化促進因子含有フィブリン糊培地で培養した。移植の際には 1.0×104個の細胞を使 用し，担体としてコラーゲンスポンジを用いた。培養開始 3,7,14,21,28 日後のＡＬＰ活性をマイクロ プレートリーダーで測定した。実験に用いた細胞株以外の歯髄細胞を継代培養し骨形成タンパク質の 一種である BMP-2 の mRNA を RT-PCR 法，蛋白量はウエスタンブロット法を用いて測定した。偽関節の 作成には，全身麻酔下に免疫不全ラットの大腿骨中央部を鋼製ドリルにて 1.5mm 幅切除し，次いで骨 切除した両断端から 2mm 幅で骨膜を全周性に焼灼した。偽関節部位の処置方法により，実験群を以下 の３群に分けた。１．無処置。２．担体のみ移植。３．担体と歯髄細胞を移植。各群ラット５体とし， 経時的にレントゲン撮影を行い，骨癒合を評価した。 ８週間観察を行った後に屠殺し，病理学的 検索を行った。脱灰標本に加え，非脱灰標本を作製し，各群の骨芽細胞と破骨細胞の数，類骨と骨吸 収窩の面積などを計測して，この比率を用いて骨吸収および骨形成の度合いを検討した。 【結果】 通常培地にフィブリン糊を加えて一週間培養したのちも約 70％以上の細胞が生存し，フィブリン糊 の有害性は軽微であった。さらに骨芽細胞の分化指標であるＡＬＰ活性は，培養後 21 日目に活性のピ ークが見られた。BMP-2 の発現はすべての歯髄細胞株で認めた。継代数の増加により発現が低下する傾 向が見られた。偽関節モデル実験では，無処置群と担体のみ移植した群では，7／10 体で８週後も骨癒 [ 11 ]
合せず骨欠損を認め，偽関節を呈していた。歯髄細胞移植群では 4／５体で骨欠損部の仮骨架橋形成を 認めた。組織学的には，無処置群と担体のみの群では骨形成比率が骨吸収比率より有意に低かったの に対し，歯髄細胞移植群では骨形成比率が有意に高かった。 【結論・考察】 今回，免疫不全ラットを用いて，安定した偽関節モデルを確立することができた。フィブリン糊と コラーゲンスポンジを担体として，歯髄細胞を偽関節部に移植することにより，良好な骨癒合を認め た。ALP 活性，BMP-2 発現の経時的変化より，歯髄細胞を移植に用いるのは，培養後比較的早期の方が 骨形成の促進に有利であると推察された。通常，歯髄細胞は象牙芽細胞へ分化し象牙質(Dentin)など の硬組織を形成する働きがある。今回，歯髄細胞を分化誘導因子で骨芽細胞へ分化誘導後に，大腿骨 偽関節部に移植して骨形成を認めたが，歯髄細胞が直接骨細胞へ分化した事象を確認することは困難 であった。移植した歯髄細胞が，レシピエントサイトの間葉系細胞を骨芽細胞もしくは骨細胞へ分化 誘導した可能性も考えられた。歯髄細胞は智歯から容易に採取・培養・凍結保存が可能であり，骨再 生医療における移植材料のひとつとして将来有望と思われた。 論 文 審 査 の 結 果 の 要 旨 申請者 川井 豪は，本来医療廃棄物とされてきた智歯より摘出されたヒト歯髄細胞を利用した骨 分化・再生治療の基礎研究を行った。歯髄細胞を骨分化誘導因子を用いて骨芽細胞へ分化後，コラー ゲンスポンジを担体として免疫不全ラットの大腿骨偽関節部へ移植する実験系を用い，Ⅹ線画像と組 織学的に骨形成が得られることを初めて明らかにした。本研究の成果は歯髄細胞を骨再生医療に応用 する道を拓いたことにより，整形外科学の発展に少なからず寄与するものと認められる。 ［主論文公表誌］
Gou Kawai, Takatoshi Ohno, Tomoko Kawaguchi,Akihito Nagano, Mitsuru Saitou, Iori Takigami, Aya Matsuhashi, Kazunari Yamada, Kazuhiro Hosono, Ken-ichi Tezuka, Takahiro Kunisada,
Akira Hara, Katsuji Shimizu ：Human Dental Pulp Facilitates Bone Regeneration in a Rat Bone Defect Model
