Explore the effects of laser in vital pulp therapy using epigenetics analysis
Project/Area Number |
22K10020
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 57040:Regenerative dentistry and dental engineering-related
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Research Institution | Meikai University |
Principal Investigator |
横瀬 敏志 明海大学, 歯学部, 教授 (90245803)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 邑佳 明海大学, 歯学部, 助教 (10906697)
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Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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Keywords | レーザー照射 / 歯髄培養細胞 / エピジェネティクス / 象牙質形成 / 歯髄組織再生療法 / レーザー / Dentinogenesis / 象牙芽細胞 |
Outline of Research at the Start |
これまでにレーザー照射によって象牙質形成が亢進し、その作用にはWntシグナルが関与することを確認した。しかし、wntシグナルがそのようにコントロールされているかはわかっていない。そこで本研究ではEctodinとLef-1の遺伝子のエピジェネティクスに焦点を当て、DNAのメチル化に対してレーザーがどのように作用するかを明らかにする。さらに、Wnt シグナルに関与するヒストンタンパク質のH3K27のアセチレーションを誘導するEZH2の発現がレーザー照射によってどのように変化するかを明らかにする。最終的にはこれらの基礎的な知見をもとにレーザーを用いた新たな歯髄保存、再生療法の基盤を作る。
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Outline of Annual Research Achievements |
これまでに、10週齢のメスSDラットの下顎切歯から酵素法で分離した歯髄培養細胞を用いて、半導体レーザー(波長808nm)を0.5W, 120J, エネルギー密度15J/cm2で照射し、その後の歯髄培養細胞に対してDspp,BGgp Alp,のmRNA遺伝子発現に対する影響を調べた。培養開始後、3週間後に細胞からtotal RNAを抽出し、Real time PCRにて分析したとろころ、レーザー照射によって全ての遺伝子発現が非照射群に比較して有意に亢進することが確認された。さらに、象牙質形成の指標になる、石灰化結節の形成が同様に亢進したことにより、レーザー照射によって象牙芽細胞への分化が亢進することを確認できた。さらにこの亢進のメカニズムを調べる為に、Wnt10a, Lef-1とOxytocin receptorの関係を調べた。レーザー照射によってOxytocin receptorとWnt10aの遺伝子発現が亢進することが見出された。これはレーザー照射によって細胞分化に重要なウイントシグナルのカノニカル経路が刺激されたことを示している。さらにこれらのレーザー照射された歯髄培養細胞のDNAのメチル化をELISAで調べたところ、非照射群の歯髄培養細胞に比較してDNAのメチル化が有意に50%増加していることが明らかとなった。この結果はレーザー照射によって象牙芽細胞への分化の亢進と象牙質形成に関連する遺伝子の発現が誘導されていることを示しており、さらにこの遺伝子発現の調整にDNAのメチル化すなわちエピジェネティクスが関連する可能性が明らかとなった。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ラット歯髄培養細胞に半導体レーザー(波長808nm)を0.5W, 120J, エネルギー密度15J/cm2を照射したところ、象牙芽細胞分化が亢進し、象牙質形成が誘導された。これは象牙質形成に関連するDsp p,Bgp, Alpの遺伝子発現の亢進からも確認できた。さらにこの象牙質形成亢進のメカニズムには、Wntシグナルの中のカノニカル経路の活性化が関連することが明らかとなった。すなわちWnt10a ,Lef-1の遺伝子発現がレーザー照射によって亢進することが示された。一方、培養歯髄細胞にレーザーを照射するとDNAのメチル化が亢進することがわかった。これはレーザー照射におよってDNAのcPcアイランドにメチレーションが誘導されて、RNAへの転写をコントローるしていることが考えられた。この結果は半導体レーザーを照射することによってDNAに対してエピジェネティクスを誘導していることを示しており、象牙質形成亢進のメカニズムにエピジェネティクスが深く関与することが示唆された。このように本年度の研究はレーザーによる象牙質形成亢進にエピジェネティクスが関与するエビデンスが得られた。
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Strategy for Future Research Activity |
レーザー照射が歯髄培養細胞に対して象牙芽細胞への分化を亢進させ、象牙質形成を促進させることが確認できた。さらにその作用にはエピゲネティクスが関与している事が明確になった。次の段階ではレーザー照射によって、引き起こされるメチル化がどの遺伝子に起きているかを網羅的に調べる必要がある。特にWnt10aやOxytocin receptorの遺伝子発現調節に対してレーザー光照射によってメチル化が起きているかを具体的に調べる。これに加えて、現在使用しているレーザーは半導体なので、その他の波長レーザー(炭酸ガスレーザー、E r:YAGレーザーとNd:YAGレーザー)を同様に培養歯髄細胞に照射してDentinogenesisへの影響とDNAのメチル化への作用を調べる予定である。さらに、照射エネルギーの違いが象牙質形成に対してどのように影響するかをかく波長のレーザーで検証し、レーザー照射エネルギーの違いがDNAのメチル化に対してどのように影響するかを検討する予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)