顎顔面骨由来間葉系幹細胞の増殖および骨形成分化において、長骨由来間葉系幹細胞と比較して優れたCKIP-1感受性を示した。

Superior CKIP-1 sensitivity of orofacial bone-derived mesenchymal stem cells in proliferation and osteogenic differentiation compared to long bone-derived mesenchymal stem cells.

• Xin Huang
• Bingkun Cheng
• Wen Song
• Le Wang
• Yanyuan Zhang
• Yan Hou
• Yu Song
• Liang Kong

抄録

先天性奇形や腫瘍など複数の要因によって引き起こされる顎顔面骨欠損は、口腔医学の分野で研究の対象となっています。骨組織工学は、顎顔面骨修復のための可能性のあるアプローチとして、ますます注目されています。間葉系幹細胞は、様々な起源を持つ間葉系幹細胞であり、様々な生物学的特徴を持っている。本研究の目的は、カゼインキナーゼ-2相互作用タンパク質-1"Zs_A0"(CKIP-1)が大腿骨骨髄を含む間葉系幹細胞(MSC)に及ぼす影響を調べることである。野生型マウスの大腿骨と顔面骨から分離された大腿骨由来のMSC（BMMSCs）と顔面骨由来のMSC（OMCs）を含むMSCsについて、CKIP-1ノックアウトマウスとCKIP-1ノックアウトマウスの大腿骨と顔面骨から分離されたMSCs_A0"So_A0"（OMCs）について調べました。コラゲナーゼIIを用いてMSCを単離し、増殖、アポトーシス、骨形成分化などの主要な生物学的特性を調べました。また、異所性骨形成を評価するために、マウスにMSCを皮下移植した。MTTおよびクローン形成アッセイの結果、KO群の細胞増殖はWT群に比べて増加し、OMCsはBMMSCsに比べて有意に増加した。しかし、アポトーシス細胞の割合は、CKIP-1 KO群のOMCsとBMMSCsの間で有意な差は認められなかった。さらに、CKIP-1 KOのMSCはWTのMSCと比較して、特にOMCsにおいて骨形成分化が亢進していることが明らかになった。また、CKIP-1 KOマウスはWTマウスと比較して異所性骨形成が亢進しており、特にBMMSCsと比較してOMCsでは骨形成が亢進していることが示された。以上の結果から、OMCsはBMMSCと比較してCKIP-1に対する骨形成促進作用が優れている可能性が示唆され、OMCsでCKIP-1をKOした場合、顎顔面骨修復の効率的な治療法となる可能性が示唆された。

Maxillofacial bone defects caused by multiple factors, including congenital deformations and tumors, have become a research focus in the field of oral medicine. Bone tissue engineering is increasingly regarded as a potential approach for maxillofacial bone repair. Mesenchymal stem cells (MSCs) with different origins display various biological characteristics. The aim of the present study was to investigate the effects of casein kinase‑2 interaction protein‑1 (CKIP‑1) on MSCs, including femoral bone marrow‑derived MSCs (BMMSCs) and orofacial bone‑derived MSCs (OMSCs), isolated from the femoral and orofacial bones of wild‑type (WT) and CKIP‑1 knockout (KO) mice. MSCs were isolated using collagenase II and the main biological characteristics, including proliferation, apoptosis and osteogenic differentiation, were investigated. Subcutaneous transplantation of MSCs in mice was also performed to assess ectopic bone formation. MTT and clone formation assay results indicated that cell proliferation in the KO group was increased compared with the WT group, and OMSCs exhibited significantly increased levels of proliferation compared with BMMSCs. However, the proportion of apoptotic cells was not significantly different between CKIP‑1 KO OMSCs and BMMSCs. Furthermore, it was revealed that osteogenic differentiation was increased in CKIP‑1 KO MSCs compared with WT MSCs, particularly in OMSCs. Consistent with the in vitro results, enhanced ectopic bone formation was observed in CKIP‑1 KO mice compared with WT mice, particularly in OMSCs compared with BMMSCs. In conclusion, the present results indicated that OMSCs may have a superior sensitivity to CKIP‑1 in promoting osteogenesis compared with BMMSCs; therefore, CKIP‑1 KO in OMSCs may serve as an efficient strategy for maxillofacial bone repair.