Treatment of masticatory disorders and development of ALS diagnostic biomarkers by fusion of AI and neurophysiological data
| Project/Area Number |
21K17088
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 57060:Surgical dentistry-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
関 壮樹 大阪大学, 大学院歯学研究科, 助教 (60755081)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | ALS / 筋萎縮性側索硬化症 / 咀嚼障害 / AI / 人工知能 / バイオマーカー / 一次感覚神経 / 三叉神経中脳路核 / 電気生理 / パッチクランプ |
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| Outline of Research at the Start |
筋委縮性側索硬化症 (ALS) は病気の進行に伴い咀嚼障害が生じ、栄養状態が悪化し死に至る。有効な治療薬がないALS患者にとって咀嚼障害を治療することは、ALS患者の生命予後に直接影響する。
本研究では、申請者らが開発した人工知能(AI)による咀嚼障害鑑別モデルを用いて、ALSモデルマウスで咀嚼障害を検出し、同時に三叉神経系ニューロンの発火異常を神経生理学的手法により確認、ALS咀嚼障害の原因を解明し、脳内生理活性物質による治療法を考案する。さらに、ALS患者の咀嚼運動を観察し、咀嚼障害鑑別AIを発展させ、現在早期発見が困難なALS診断バイオマーカーの開発を行うことを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
筋萎縮性側索硬化症 (ALS) におけるこれまでの研究では乳幼児期のALSモデルマウス(SOD1-G93A) において、咀嚼を制御する一次感覚神経の発火異常が報告されている。本研究ではALS モデルマウスを用いて、① 咀嚼障害が病期のどの時期にどのように現れるのか、人工知能（AI）を用いた咀嚼行動の検討を行う。さらに、② 咀嚼を制御する一次感覚ニューロンの発火異常が病期とともにどのように推移するのか、電気生理学的な検討を行い、ALSの咀嚼障害の治療に有益な手法の考案を目的とする。
①において、ALSモデルマウスの咀嚼行動をビデオカメラで撮影、撮影した動画をSSD (Single Shot MultiBox Detector)を用いて咀嚼サイクルを自動検出し、野生型マウスと比較検討したところ、ALSモデルマスでは野生型マウスと比較し、12週齢頃より咀嚼サイクルが有意に延長することがわかった。
②においては現在、咀嚼を制御する一次感覚神経の電気生理学的検討を行い、成熟期のALSモデルマウスにおいても異常な発火活動と基本膜特性の変調を認めた。
ALSモデルマウスの咀嚼サイクル検出AIの開発と、咀嚼サイクルの経時的変化、成熟期ALSモデルマウスにおける一次感覚ニューロンの変調について、第67回、口腔外科学会総会、2022.Oral Science にて学会発表した。2023.03.27 Nutrients誌にて研究成果を論文報告した（Kitaoka and Seki et al.,2023）。2023.International Conference on Oral and Maxillofacial Surgery (ICOMS)にて学会発表した。また 2023.11.02 Biomedicines誌に研究成果に関係する総説論文を報告した (Seki et al.,2023)。
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Report
(3 results)
Research Products
(20 results)
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[Journal Article] A case of sclerosing odontogenic carcinoma2021
Author(s)
Soju Seki, Susumu Tanaka, Takayuki Hara, Nao Nishimura, Kaori Oya, Toshihiro Uchihashi, Shinichiro Hiraoka, Munehiro Hamaguchi, Mikihiko Kogo
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Journal Title
Journal of Oral and Maxillofacial Surgery, Medicine, and Pathology
Volume: 33
Issue: 6
Pages: 592-598
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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