Photonics imaging of cytodifferentiation of periodontal ligament cells

• Project/Area Number: 15K15765
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Periodontology
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Murakami Shinya 大阪大学, 歯学研究科, 教授 (70239490)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山口 佳則 大阪大学, 工学研究科, 招へい教授 (20386634) ; 野崎 剛徳 大阪大学, 歯学研究科, 助教 (30263304) ; 竹立 匡秀 大阪大学, 歯学研究科, 助教 (60452447)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2016: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 歯根膜 / 硬組織形成 / フォトニクス / 分化 / ラマンイメージング / 歯根膜細胞

Outline of Final Research Achievements

In this study, we examined the expression of hard tissue-related molecules during the process of cytodifferentiation of periodontal ligament cells (PDLs) by photonics technology. We successfully detected four molecules such as cytochrome c and hydroxyapatite, which were closely related to the early phase of cytodifferentiation of PDLs, in a non-invasive manner by time-resolved Raman imaging. In addition, we successfully obtained type I collagen immunostaining image by confocal microscopy and the hydroxyapatite Raman image from the same fields-of-view of differentiating mouse osteoblasts. These results demonstrated that photonics technology such as Raman imaging could be the powerful tool to analyze the molecules involved in the complicated process of hard tissue formation.

Research Products

• [Presentation] ラマン分光法およびフラグメント分子軌道法によるヒドロキシアパタイト-アミノ酸相互作用の解析 (2017)
  • Author(s): 橋本 彩、 森本 千晶、 竹立 匡秀、 山口 佳則、 加藤 幸一郎、 福澤 薫、 村上 伸也、 民谷 栄一
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶応義塾大学（神奈川県横浜市）
• [Presentation] ラマン分光法による骨芽細胞石灰化過程の解析 (2016)
  • Author(s): 橋本 彩，森本 千晶，竹立 匡秀，山口 佳則，村上 伸也，民谷 栄一
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学 京田辺キャンパス （京都府 京田辺市）
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] ラマン分光法による骨芽細胞組織中の石灰化物の解析 (2016)
  • Author(s): 橋本 彩、森本 千晶、竹立 匡秀、山口 佳則、村上 伸也、民谷 栄一
  • Organizer: 応用物理学会関西支部平成28年度第1回講演会
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所関西センター（大阪府池田市）
• [Presentation] ラマン分光法およびフラグメント分子軌道法を用いた骨芽細胞ハイドロキシアパタイトの解析 (2016)
  • Author(s): 橋本 彩、森本 千晶、竹立 匡秀、山口 佳則、加藤 幸一郎、福澤 薫、村上 伸也、民谷 栄一
  • Organizer: 第10回バイオ関連化学シンポジウム2016
  • Place of Presentation: 石川県立音楽堂（石川県金沢市）
• [Presentation] ラマン分光法および構造シミュレーションによる骨芽細胞ハイドロキシアパタイトの解析 (2016)
  • Author(s): 橋本 彩、森本 千晶、竹立 匡秀、山口 佳則、加藤 幸一郎、福澤 薫、村上 伸也、民谷 栄一
  • Organizer: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ新潟コンベンションセンター（新潟県新潟市）
• [Presentation] Analysis of hydroxyapatite formed by osteoblasts with Raman spectroscopy and fragment molecular orbital method (2016)
  • Author(s): A. Hashimoto, C. Morimoto, M. Takedachi, Y. Yamaguchi, K. Kato, K. Fukuzawa, S. Murakami, E. Tamiya
  • Organizer: International Conference on Single Cell Research 2016
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都文京区）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Raman imaging of ex vivo bone formation during osteoblast differentiation (2015)
  • Author(s): Aya Hashimoto, Liang-da Chiu, Chiaki Morimoto, Katsumasa Fujita, Masahide Takedachi, Yoshinori Yamaguchi, Satoshi Kawata, Shinya Murakami, Eiichi Tamiya
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center (Honolulu, HI, United States)
  • Year and Date: 2015-12-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Raman and immunofluorescence imaging analysis of mineralization process in mouse osteoblasts (2015)
  • Author(s): 橋本 彩，森本 千晶，藤田 克昌，竹立 匡秀，山口 佳則，河田 聡，村上 伸也，民谷 栄一
  • Organizer: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場 （愛知県 名古屋市）
  • Year and Date: 2015-09-14
• [Presentation] ラマンイメージグおよび免疫蛍光染色法による骨芽細胞石灰化過程の解析 (2015)
  • Author(s): 橋本 彩，森本 千晶，藤田 克昌，竹立 匡秀，山口 佳則，河田 聡，村上 伸也，民谷 栄一
  • Organizer: 第9回バイオ関連化学シンポジウム2015
  • Place of Presentation: 熊本大学 工学部黒髪南地区キャンパス （熊本県 熊本市）
  • Year and Date: 2015-09-10