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非定型NLRP3インフラマソーム活性化機構に着目した歯周炎症反応制御に関する研究

Research Project

Project/Area Number 21K09887
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 57030:Conservative dentistry-related
Research InstitutionFukuoka Dental College

Principal Investigator

金子 高士  福岡歯科大学, 口腔歯学部, 教授 (10284697)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉永 泰周  福岡歯科大学, 口腔歯学部, 准教授 (60452869)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords歯周病原細菌 / LPS / カスパーゼ4 / カスパーゼ5 / NLRP3 / ピロトーシス / カスパーゼ4 / カスパーゼ5 / カスパーゼ1 / Porphyromonas gingivalis / カスパーゼ11
Outline of Research at the Start

歯周病の病態形成には歯周病原細菌が産生する毒素のLPSが深く関与している。細胞内タンパクのカスパーゼ4, 5はLPSと結合すると、ピロトーシスと呼ばれる細胞死を誘導するとともにNLRP3といわれる分子を活性化し、炎症性サイトカインのIL-1βを活性化することが知られてる。しかし多彩な構造をもつ歯周病原細菌が実際にカスパーゼ4,5と結合し、それらを活性化しピロトーシス、NLRP3活性化、IL-1β活性化を誘導できるかどうかは明らかにされていない。本研究では細胞実験、動物実験を行い、歯周病の発症、進展におけるカスパーゼ4,5の役割りを明らかにすることにより、新規歯周病治療の開発をめざす。

Outline of Annual Research Achievements

歯周病原細菌のLPSとそれに対する生体防御反応により産生されるIL-1βは歯周炎の発症・進展に深く関連している。しかしながら歯周病現細菌のLPS刺激により誘導されたIL-1β前駆体が、どのようにしてカスパーゼ1によるプロセッシングをうけて活性化IL-1βになるかは不明のままであった。近年の炎症性カスパーゼのカスパーゼ4とカスパーゼ5がLPSの細胞内受容体として同定され、それらの活性化を介してNLRP3インフラマソームそしてカスパーゼ1を活性化する経路が報告された(非定型NLRP3活性化経路)。そこで本研究では様々な構造を持つ歯周病原細菌のLPSによるIL-1β活性化における非定型NLRP3活性化経路の役割を明らかにするとともに、カスパーゼ4, 5活性化経路へ介入し、IL-1β活性化やピロトーシスを制御することにより歯周炎をコントロールする可能性を探ることとした。 ヒト単球/マクロファージ細胞株であるTHP-1細胞を用いて実験を行った。RT-PCR解析によりTHP-1細胞はNLRP3、カスパーゼ1、カスパーゼ4のmRNAを 発現していたが、カスパーゼ5のmRNAは発現していなかった。Echerichia coliとPorphyromonas gingivalisのLPSを用いたTHP-1細胞へのエレクトロポレーションはLPS濃度依存的にTHP-1細胞死を誘導し、それはNLRP3、カスパーゼ1、カスパーゼ4の各インヒビターにより抑制された。Western blottingによる解析では、両LPS によるエレクトロポレーションはカスパーゼ4とカスパーゼ1のデグラデーションを誘導した。さらにカスパーゼ4欠損THP-1細胞における両LPSのエレクトロポレーションは細胞死を誘導できなかったことからP.gingivalisによるピロトーシスにはカスパーゼ4が関与していることが示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

リコンビナントカスパーゼ4とP.gingivalis LPSの結合力を非競合ELISAを用いたリガンド結合法とBlue Native PAGEを用いて行なったが、失敗に終わり、いまのところ結合力の測定ができていない。

Strategy for Future Research Activity

今後、非競合ELISAに用いる試薬(抗カスパーゼ4抗体など)や実験条件を変更することで、カスパーゼ4の結合試験を成功させる。またGel filtrationを用いた方法やPull-down法などの実験的手法も試みる。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2023 2022 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (2 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] NLRP3 inflammasome and periodontitis2023

    • Author(s)
      Kaneko Takashi、Yoshinaga Yasunori、Nakamura Keiko、Sakagami Ryuji
    • Journal Title

      Nihon Shishubyo Gakkai Kaishi (Journal of the Japanese Society of Periodontology)

      Volume: 65 Issue: 2 Pages: 49-57

    • DOI

      10.2329/perio.65.49

    • ISSN
      0385-0110, 1880-408X
    • Year and Date
      2023-06-30
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Differentiation of murine enamel organ-derived tissue stem cells into cementoblasts after transplantation.2023

    • Author(s)
      Takase M, Maruo N, Okamura K, Tsuchimochi N, Yamato H, Ogi K, Nagai A, Kaneko T, Yoshinaga Y, Sakagami R.
    • Journal Title

      ODEP

      Volume: 3 Pages: 12-21

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Porphyromonas gingivalis LPSによる非定型NLRP3インフラマソーム活性化に関する研究2022

    • Author(s)
      金子高士 ,中村恵子 ,吉永泰周 ,坂上竜資
    • Organizer
      第65回秋季日本歯周病学会学術大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Porphyromonas gingivalis LPSによる非定型NLRP3インフラマソーム活性化2022

    • Author(s)
      金子高士,中村恵子,吉永泰周,坂上竜資
    • Organizer
      第49回福岡歯科大学学会総会・学術大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Remarks] 福岡歯科大学口腔医療センター

    • URL

      https://www.fdcnet.ac.jp/col/index.php

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Remarks] 福岡歯科大学

    • URL

      https://www.fdcnet.ac.jp/col/index.php

    • Related Report
      2022 Research-status Report 2021 Research-status Report
  • [Remarks] 福岡歯科大学口腔医療センター

    • URL

      https://www.fdcnet.ac.jp/cod

    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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