塩基性線維芽細胞増殖因子を放出するキトサン系ハイドロゲルによる歯髄幹細胞の血管新生誘導に向けて

Towards Induction of Angiogenesis in Dental Pulp Stem Cells Using Chitosan-Based Hydrogels Releasing Basic Fibroblast Growth Factor.

抄録

はじめに:

キトサンは、バイオメディカル分野で注目されている天然バイオポリマーである。再生歯内療法（REP）や組織工学では、足場、幹細胞、成長因子が主な構成要素である。そこで、本研究では、塩基性線維芽細胞増殖因子（bFGF-）を担持した足場を開発し、ヒト歯髄幹細胞（hDPSC）の血管新生誘導に及ぼす影響を検討することを目的とした。

INTRODUCTION: Chitosan is a natural biopolymer that attracted enormous attention in biomedical fields. The main components of regenerative endodontic procedures (REPs), as well as tissue engineering, are scaffolds, stem cells, and growth factors. As one of the basic factors in the REPs is maintaining vascularization, this study was aimed at developing basic fibroblast growth factor- (bFGF-) loaded scaffolds and investigating their effects on the angiogenic induction in human dental pulp stem cells (hDPSCs).

方法:

ポリ（-カプロラクトン）（PCL）／キトサン（CS）ベースの高多孔性足場（PCL／CS）を作製し、走査型電子顕微鏡（SEM）およびフーリエ変換赤外分光法（FTIR）分析により評価した。播種した細胞の接着力と生存力は、それぞれSEMとMTTアッセイで評価した。血管新生マーカーの量は、遺伝子レベルおよびタンパク質レベルで、それぞれreal-time PCRおよびウェスタンブロッティングアッセイによって調査された。

METHODS: Poly (-caprolactone) (PCL)/chitosan- (CS-) based highly porous scaffold (PCL/CS) was prepared and evaluated by scanning electron microscopy (SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analyses. The adhesion and survival potency of seeded cells were assessed by SEM and MTT assays, respectively. The amount of angiogenic markers was investigated in gene and protein levels by real-time PCR and western blotting assays, respectively.

結果:

SEMとFTIRにより、合成された足場材は適切な構造を有していることが確認された。また、PCL/CS/bFGF群では、細胞の接着率、生存率、VEGFR-2、Tie2、Angiopoietin-1遺伝子のレベルが有意に上昇した。また、ウェスタンブロッティングの結果、これらのマーカーのタンパク質レベルでの発現が、PCL/CS/bFGF群で有意に上昇した（< 0.05）。

RESULTS: Based on our findings, the SEM and FTIR tests confirmed the appropriate structure of synthesized scaffolds. Besides, the adhesion and survival rate of cells and the levels of VEGFR-2, Tie2, and Angiopoietin-1 genes were increased significantly in the PCL/CS/bFGF group. Also, the western blotting results showed the upregulation of these markers at protein levels, which were considerably higher at the PCL/CS/bFGF group ( < 0.05).

結論:

本研究は、bFGFを添加したPCL/CS足場がhDPSCsの血管新生を促進する可能性を示し、再生歯内療法の初期必要因子である象牙質-パルプ複合体の活力を与える可能性があることを示した。

CONCLUSIONS: On a more general note, this study demonstrates that the bFGF-loaded PCL/CS scaffolds have the potential to promote angiogenesis of hDPSCs, which could provide vitality of dentin-pulp complex as the initial required factor for regenerative endodontic procedures.