時空間的トランスクリプトーム解析を応用した歯肉角化制御メカニズムの解明

• Project/Area Number: 22K10100
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 57050:Prosthodontics-related
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 縄稚 久美子 岡山大学, 大学病院, 助教 (10379787)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 納所 秋二 岡山大学, 大学病院, 医員 (40884797) ; 大野 充昭 岡山大学, 医歯薬学域, 准教授 (60613156) ; 窪木 拓男 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (00225195) ; 大野 彩 (木村彩) 岡山大学, 大学病院, 講師 (20584626)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: トランスクリプトーム / 歯肉角化 / 角化歯肉

Outline of Research at the Start

天然歯および口腔インプラント義歯の良好な予後を維持するために角化歯肉の幅の増大が必要なことがわかっているが歯肉の角化誘導に関する制御メカニズムは未だ不明である．我々は今までの研究成果を基盤に，①角化歯肉の基底膜近傍の間葉細胞を特徴付ける遺伝子群を抽出し (bulk RNA-seq 解析)，②結合組織移植により，非角化歯肉の間葉細胞がどのように変化し，上皮角化を誘導するか，時空間情報を加味した遺伝子発現解析法を駆使して明らかにする．そして，これらの結果をもとに歯肉角化に関わる基底膜分子の発現を制御可能な間葉細胞が分泌するシグナル分子を同定し，付着・角化歯肉を生物学的に誘導する治療法に繋げる．

Outline of Annual Research Achievements

天然歯および口腔インプラント義歯の良好な予後を維持するために角化歯肉の幅の増大が必要なことがわかっているが歯肉の角化誘導に関する制御メカニズムは未だ不明な点が多い．我々は今までの研究成果から，歯肉の基底膜近傍に存在する間葉系細胞が，歯肉の角化と深く関与していることを明らかにしてきた．そこで，本研究では，角化歯肉の基底膜近傍の間葉細胞を特徴付ける遺伝子群をbulk RNA-sequencing (RNA-seq)にて抽出するとともに，結合組織移植により，非角化歯肉の間葉細胞がどのように変化し，上皮角化を誘導するか，時空間情報を加味した遺伝発現解析法などを駆使して明らかにする．そして，これらの結果をもとに歯肉角化に関わる基底膜分子の発現を制御可能な間葉細胞が分泌するシグナル分子を同定し，付着・角化歯肉を生物学的に誘導する治療法に繋げる事を目的としている．
今年度は，イヌ口蓋より上皮付き結合組織を採取し，結合組織移植術を実施し，移植した結合組織に歯肉角化誘導能があるかを検討した．結合組織移植12週後に組織を回収し組織切片を作製し，ヘマトキシリン・エオジン染色を行い解析を行った．その結果，結合組織移植群において，角化歯肉幅が増大することを確認した．
また，ヒトの歯槽粘膜及び頬粘膜に対するsingle cell RNA-seq解析データが既に公開されていたため，それらのデータをダウンロードして再解析し，歯肉の角化に関わる候補遺伝子を抽出した．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

現在，実験用のイヌが不足しており，本申請研究で必要な1歳以上のイヌが十分に購入に購入することができなかった．そのため，研究の進行状況はやや遅れている，と考える．

Strategy for Future Research Activity

今年度の解析データを基盤に，来年度以降は，イヌが購入可能であれば，イヌ口蓋より上皮付き結合組織を採取し，結合組織移植術を実施する．そして，定期的に組織を回収し，空間的情報を有したRNA-seq解析やsingle cell RNA-seq解析を実施し，歯肉角化メカニズムを解明していく予定である．また，イヌの使用が難しい場合は，マウス等を用いて解析を実施する予定である．

Research Products

• [Journal Article] Preclinical bioequivalence study of E.coli-derived rhBMP-2/β-TCP and autogenous bone in a canine guided-bone regeneration model (2022)
  • Author(s): Nosho Shuji, Ono Mitsuaki, Komori Taishi, Mikai Akihiro, Tosa Ikue, Ishibashi Kei, Tanaka Yukie, Kimura-Ono Aya, Hara Emilio S, Oohashi Toshitaka, Kuboki Takuo
  • Journal Title: Journal of Prosthodontic Research Volume: 66 Issue: 1 Pages: 124-130
  • DOI: 10.2186/jpr.JPR_D_20_00226
  • NAID: 130008140800
  • ISSN: 1883-1958, 1883-9207
  • Peer Reviewed / Open Access