破骨細胞分化に対するヒト骨骨由来細胞からの骨形成条件の培地の効果

間葉系幹細胞（MSC）の骨芽細胞分化を使用した幹/前駆細胞ベースの再生医療は、さまざまな骨欠損の治療的治療の有望なアプローチと見なされています。破骨細胞分化に対する幹/前駆細胞の骨形成分化の効果は、治療における使用に重要な意味を持つ可能性があります。しかし、ヒト骨骨由来細胞（HPDC）の骨芽細胞分化中の骨砕屑性タンパク質の発現に関するデータはほとんどありません。また、このプロセス中に発現した因子が破骨細胞形成を調節できるかどうか。本研究では、骨芽細胞分化を受けているHPDCにおけるRANKLの発現を測定し、これらの細胞の発現がこれらの細胞で時間依存的に著しく増加することを発見しました。RANKLタンパク質の発現は、骨芽細胞分化を受けているHPDCの骨形成条件付き培地でも大幅に増強されました。次に、臍帯血（UCB）単核細胞（MNC）からCD34+造血幹細胞（HSC）を分離し培養し、これらの細胞がいくつかの造血系統に十分に分化されていることがわかりました。最後に、CD34+ HSCとヒトの骨梁骨芽細胞（HOB）を共培養し、骨芽細胞の分化中にHPDCから収集された条件付き培地を使用して、骨芽細胞の成熟中に生成された因子が骨細胞の分化に影響を与える可能性があるかどうかを調査しました。具体的には、骨形成媒体の骨形成性マーカーと破骨細胞細胞数の発現に対するこの骨形成条件の培地の効果を測定しました。骨砕屑マーカーの遺伝子発現は、骨形成成熟の最大レベルでHPDCから収集された条件付き培地とインキュベートされた共培養で最も高くなることがわかりました。骨形成条件の中規調節化骨形成形成の根底にある正確なメカニズムを明確にするには、さらなる研究が必要になりますが、我々の結果は、HPDCの骨形成成熟が骨砕屑性の可能性を促進する可能性があることを示唆しています。

Stem/progenitor cell-based regenerative medicine using the osteoblast differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs) is regarded as a promising approach for the therapeutic treatment of various bone defects. The effects of the osteogenic differentiation of stem/progenitor cells on osteoclast differentiation may have important implications for use in therapy. However, there is little data regarding the expression of osteoclastogenic proteins during osteoblastic differentiation of human periosteum-derived cells (hPDCs) and whether factors expressed during this process can modulate osteoclastogenesis. In the present study, we measured expression of RANKL in hPDCs undergoing osteoblastic differentiation and found that expression of RANKL mRNA was markedly increased in these cells in a time-dependent manner. RANKL protein expression was also significantly enhanced in osteogenic-conditioned media from hPDCs undergoing osteoblastic differentiation. We then isolated and cultured CD34+ hematopoietic stem cells (HSCs) from umbilical cord blood (UCB) mononuclear cells (MNCs) and found that these cells were well differentiated into several hematopoietic lineages. Finally, we co-cultured human trabecular bone osteoblasts (hOBs) with CD34+ HSCs and used the conditioned medium, collected from hPDCs during osteoblastic differentiation, to investigate whether factors produced during osteoblast maturation can affect osteoclast differentiation. Specifically, we measured the effect of this osteogenic-conditioned media on expression of osteoclastogenic markers and osteoclast cell number. We found that osteoclastic marker gene expression was highest in co-cultures incubated with the conditioned medium collected from hPDCs with the greatest level of osteogenic maturation. Although further study will be needed to clarify the precise mechanisms that underlie osteogenic-conditioned medium-regulated osteoclastogenesis, our results suggest that the osteogenic maturation of hPDCs could promote osteoclastic potential.