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Identification of ECM proteins that inhibit calcification in bone and dentin using matrix-assisted laser desorption/ionization imaging mass spectrometry

Research Project

Project/Area Number 15K11003
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Morphological basic dentistry
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

SASANO YASUYUKI  東北大学, 歯学研究科, 教授 (30196191)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中村 恵  東北大学, 歯学研究科, 助教 (20431512)
逸見 晶子  東北大学, 歯学研究科, 大学院非常勤講師 (40613055)
鈴木 治  東北大学, 歯学研究科, 教授 (60374948)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords石灰化 / 歯胚 / 質量顕微鏡 / 基質 / 細胞 / 脂質 / 有機質 / 歯 / 骨 / 軟骨 / 象牙質 / 硬組織 / タンパク / リン酸カルシウム / ミネラル解析
Outline of Final Research Achievements

The study was designed to investigate matrix molecules characteristic for bone and dentin using matrix-assisted laser desorption/ionization imaging mass spectrometry (IMS). We examined methods to apply IMS for the calcified tissues and adopted 4% paraformaldehyde fixation - freeze with or without decalcification in 10% EDTA since information about the tissue preparation was not available. Developing rat teeth at 3 days were processed for IMS analysis. The data was acquired in the positive ion mode with 75μm and 10μm pitches and a mass range setting of 0 to 1000. Characteristic localization of signals in the tooth germs was shown at m/z 706 and 732. The signals were localized in the area of dental papillae and enamel epithelia in the tooth germ. The data base search indicated that the corresponding molecules are phosphatidylcholines. Sudan Black B staining showed comparable localization of lipids in the tooth germ.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

質量分析イメージング法は、分子の位置情報を網羅的に解析できる画期的な研究手法である。しかし、骨や歯に対する応用例が少なく、試料作製についての情報も乏しい。石灰化組織では、化学固定と脱灰が重要となるが、質量顕微鏡解析でどのような方法が適用できるかは不明である。本研究では、試料作製方法の質量顕微鏡解析への影響を調べ、4%パラホルムアルデヒド固定と10%EDTA脱灰が有効であることを示した。さらに、歯胚において、phosphatidylcholinesの特徴的な分布を明らかとした。硬組織の質量顕微鏡試料作製の方法論を確立し、硬組織の脂質解析の新たな方向性を示した点で、意義ある研究である。

Report

(5 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • 2015 Research-status Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 9 results)

  • [Journal Article] 加齢マウス脛骨における成長板軟骨の組織構造と皮質骨の石灰化に関する検討2019

    • Author(s)
      猪狩洋平, 影山曜子, 萱場敦子, 真栁みゆき, 中村恵, 服部佳功, 笹野泰之
    • Journal Title

      東北大歯誌

      Volume: in press

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Comparison of the Performance of Cutting Bone and Soft Tissue between Piezosurgery and Conventional Rotary Instruments2018

    • Author(s)
      Otake Y, Nakamura M, Henmi A, Takahashi T, Sasano Y
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: Nov 21; 8(1) Issue: 1 Pages: 171548-171548

    • DOI

      10.1038/s41598-018-35295-6

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] <b>Calcification in rat developing mandibular bone demonstrated by whole mount staining, microcomputed tomography and scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectr</b><b>oscopy </b>2017

    • Author(s)
      Henmi A, Okata H, Mikami Y, Sasano Y
    • Journal Title

      Biomedical Research

      Volume: 38 Issue: 5 Pages: 277-284

    • DOI

      10.2220/biomedres.38.277

    • NAID

      130006179809

    • ISSN
      0388-6107, 1880-313X
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Analysis of calcium, phosphorus, and carbon concentrations during developmental calcification of dentin and enamel in rat incisors using scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX).2016

    • Author(s)
      Maruyama K, Henmi A, Okata H, Sasano Y
    • Journal Title

      Journal of Oral Biosciences

      Volume: 58 Issue: 4 Pages: 173-179

    • DOI

      10.1016/j.job.2016.08.003

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 凍結歯胚移植に伴う硬組織形成の形態学的解析2019

    • Author(s)
      中村恵、笹野泰之
    • Organizer
      第124回日本解剖学会総会・全国学術集会 シンポジウム
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 発生・修復に伴う硬組織石灰化の元素イメージング2018

    • Author(s)
      笹野泰之、逸見晶子、大方広志、中村恵、鈴木治
    • Organizer
      第59回日本組織細胞化学会総会・学術集会 ワークショップ
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 質量分析イメージングにおける硬組織試料作製法の検討と歯胚に局在する脂質分子の探索2018

    • Author(s)
      笹野泰之、逸見晶子、真柳みゆき
    • Organizer
      第60回歯科基礎医学会学術大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Biomineralization imaging of bone development and healing by analytical electron microscopy2018

    • Author(s)
      Sasano Y
    • Organizer
      The 26th International Symposium on Morphological Sciences
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 硬組織の発生と修復におけるバイオミネラリゼーションのイメージング解析2018

    • Author(s)
      笹野泰之
    • Organizer
      大学院歯学研究セミナー・第420/421回北海道歯学会例会
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Three-dimensional visualization of embryonic bone development with serial-semithin-section SEM2018

    • Author(s)
      Caiyu L, Kayaba A, Mayanagi M, Nakamura M, Sasano Y
    • Organizer
      二国間共同研究セミナー Supported by Japan Society for the Promotion of Science and National Natural Science Foundation of China (NSFC)
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Transplantation of cryopreserved mouse tooth germ2017

    • Author(s)
      Li Xiaghan, Nakamura M, Sasano Y
    • Organizer
      第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • Place of Presentation
      長崎市
    • Year and Date
      2017-03-28
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  • [Presentation] Calcification process of bone growth by analytical electron microscopy2017

    • Author(s)
      Sasano Y
    • Organizer
      The 25th International Symposium on Morphological Sciences
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      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] マウス下顎骨発生過程では破骨細胞は石灰化に先行して出現する2017

    • Author(s)
      青山直樹、中村 恵、笹野泰之
    • Organizer
      第59回歯科基礎医学会学術大会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 凍結保存歯胚を移植すると、歯根の伸長と歯の萌出が起こる2017

    • Author(s)
      中村 恵、笹野泰之
    • Organizer
      第59回歯科基礎医学会学術大会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 歯胚委嘱における凍結保存の実験的応用2017

    • Author(s)
      中村 恵、笹野泰之
    • Organizer
      第62回日本口腔外科学会・学術大会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 骨と軟組織に対するピエゾサージェリーの切削能に関する実験的検討2017

    • Author(s)
      大竹義雄、中村 恵、逸見晶子、高橋 哲、笹野泰之
    • Organizer
      第59回歯科基礎医学会学術大会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 骨と軟組織の切削におけるピエゾサージェリーと回転切削器具の実験的比較検討2017

    • Author(s)
      大竹義雄、中村 恵、逸見晶子、笹野泰之、高橋 哲
    • Organizer
      第62回日本口腔外科学会・学術大会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ラット切歯象牙質とエナメル質の形成過程におけるカルシウム、リンおよび炭素のSEM-EDX を用いた元素分析2016

    • Author(s)
      逸見晶子、丸山顕太郎、大方広志、笹野泰之
    • Organizer
      第62回東北・北海道連合支部学術集会
    • Place of Presentation
      帯広市
    • Year and Date
      2016-09-03
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 硬組織に対する脱灰と免疫染色の基本2016

    • Author(s)
      笹野泰之
    • Organizer
      第41回組織細胞化学講習会・講演会
    • Place of Presentation
      仙台市
    • Year and Date
      2016-08-03
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      2016 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 骨の発生・修復と石灰化2016

    • Author(s)
      笹野泰之
    • Organizer
      第40回峠の会形態学セミナー
    • Place of Presentation
      秋田県仙北市
    • Year and Date
      2016-07-29
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      2016 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 骨の発生・修復に伴う石灰化成熟2016

    • Author(s)
      笹野 泰之、逸見 晶子、大方 広志、中村 恵、鈴木 治
    • Organizer
      第121回日本解剖学会総会・全国学術集会、シンポジウム「石灰化研究の新展開」
    • Place of Presentation
      福島県郡山市
    • Year and Date
      2016-03-28
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      2015 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] SEM-EDX analysis of Ca, P and C during calcification in rat incisor dentin and enamel2016

    • Author(s)
      Maruyama K, Henmi A, Okata H, Sasano Y
    • Organizer
      The 6th International Symposiumfor Interface Oral Health Science
    • Place of Presentation
      Sendai, Japan
    • Year and Date
      2016-01-18
    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2015-04-16   Modified: 2020-03-30  

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