脱灰凍結乾燥骨移植片とエナメル質マトリックス誘導体との併用によるin vitro評価

In vitro evaluation of demineralized freeze-dried bone allograft in combination with enamel matrix derivative.

抄録

背景:

前臨床試験および臨床試験において、エナメルマトリックス誘導体（EMD）と脱灰凍結乾燥骨移植片（DFDBA）の併用は、歯周創傷治癒および再生を改善することが示唆されている。これまで、この組み合わせがin vitroの細胞挙動に及ぼす影響について特徴付けた研究は一つもありませんでした。本研究の目的は、EMDのDFDBA粒子表面への吸着能力を試験し、ヒト初代骨芽細胞および歯根膜（PDL）細胞の接着、増殖、分化などの下流の細胞経路に対するEMDコーティングの効果を明らかにすることである。

BACKGROUND: Preclinical and clinical studies suggest that a combination of enamel matrix derivative (EMD) with demineralized freeze-dried bone allograft (DFDBA) may improve periodontal wound healing and regeneration. To date, no single study has characterized the effects of this combination on in vitro cell behavior. The aim of this study is to test the ability of EMD to adsorb to the surface of DFDBA particles and determine the effect of EMD coating on downstream cellular pathways such as adhesion, proliferation, and differentiation of primary human osteoblasts and periodontal ligament (PDL) cells.

方法:

DFDBA粒子をEMDまたはヒト血液でプレコートし、走査型電子顕微鏡でタンパク質吸着パターンを分析した。細胞の付着と増殖は、市販のアッセイを使用して定量化した。細胞の分化は、Runx2、アルカリホスファターゼ、オステオカルシン、コラーゲン1α1をコードする遺伝子についてリアルタイムポリメラーゼ連鎖反応を用いて解析し、鉱化についてはアリザリン染色を用いて評価した。

METHODS: DFDBA particles were precoated with EMD or human blood and analyzed for protein adsorption patterns via scanning electron microscopy. Cell attachment and proliferation were quantified using a commercial assay. Cell differentiation was analyzed using real-time polymerase chain reaction for genes encoding Runx2, alkaline phosphatase, osteocalcin, and collagen 1α1, and mineralization was assessed using alizarinred staining.

結果:

細胞付着の解析により、コントロール、血液コーティング、EMDコーティングされたDFDBA粒子の間に有意な差は見られなかった。EMDは、播種後3日目および5日目の細胞増殖を、骨芽細胞およびPDL細胞ともに、コントロールおよび血液でコーティングしたサンプルと比較して有意に増加させた。さらに、EMDコートDFDBA粒子で培養した骨芽細胞およびPDL細胞では、3、7、14日目にコラーゲン1α1、アルカリホスファターゼ、オステオカルシンなどの骨形成分化マーカーのメッセンジャーリボ核酸濃度が有意に高かった。

RESULTS: Analysis of cell attachment revealed no significant differences among control, blood-coated, and EMD-coated DFDBA particles. EMD significantly increased cell proliferation at 3 and 5 days after seeding for both osteoblasts and PDL cells compared to control and blood-coated samples. Moreover, there were significantly higher messenger ribonucleic acid levels of osteogenic differentiation markers, including collagen 1α1, alkaline phosphatase, and osteocalcin, in osteoblasts and PDL cells cultured on EMD-coated DFDBA particles at 3, 7, and 14 days.

結論:

DFDBA粒子にEMDを添加することで、PDL細胞や骨芽細胞の増殖・分化を促進し、歯周再生に影響を与える可能性が示唆された。

CONCLUSION: The results suggest that the addition of EMD to DFDBA particles may influence periodontal regeneration by stimulating PDL cell and osteoblast proliferation and differentiation.