鎖骨頭蓋異形成症疾患特異的iPS細胞をモデルとした過剰歯発生メカニズムの解明

• Project/Area Number: 22K10148
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 57060:Surgical dentistry-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 濱田 充子 広島大学, 医系科学研究科(歯), 助教 (30760318)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
• Keywords: 疾患特異的iPS細胞 / 鎖骨頭蓋異形成症 / 過剰歯 / 歯の再生 / 病態解明 / 無血清培養

Outline of Research at the Start

インテグレーションフリー・無フィーダー・無血清培地（hESF9）を用いて誘導したCCD-iPSCに対し、CRISPR /Cas9システムにて変異遺伝子のゲノム手術を行う。それらCCD-iPSCに無血清培養条件で様々な増殖因子や阻害因子を加え上皮系・間葉系細胞・軟骨組織にそれぞれ分化誘導を行う。さらにそれらをin vitro、in vivoで共培養し組織学的検討、蛋白・遺伝子発現の検討を行い、疾患モデルとしての有用性を検討、病態解明に挑む。

Outline of Annual Research Achievements

過剰歯は臨床において高頻度に遭遇するが、その発症メカニズムは未だ明らかでない。鎖骨頭蓋異形成症（CCD）は多数の埋伏過剰歯を発症する遺伝性顎顔面疾患であり、CCDの病態解明は、遺伝性疾患以外の過剰歯の病態解明、ひいては歯の再生研究の発展に貢献するものと考えられる。一方、疾患特異的iPS細胞（iPSC）は、疾患の発症に関する病原変異遺伝子の情報を有し、病態解明・治療法の開発への貢献が期待される。これまで申請者らはiPSC誘導・培養法に関わる様々なリスクの排除を目指し、インテグレーション・フィーダーフリー、無血清培養条件でのiPSC誘導・培養法を確立し、種々の遺伝性顎顔面疾患患者細胞から
iPSCを樹立してきた。本研究では、その病態解明を目的として、我々が既に樹立したCCD由来iPSCを用い、CRISPR/Cas9ゲノム編集システムで病原変異遺伝子修復後に分化誘導を行い、近年その有用性が注目されるシングルセルRNA-seq解析を用い病態モデル作製に挑もうとするものである。研究実績としては、ゲノム編集は条件検討中であるが、CCDの責任遺伝子であるRUNX2が転写因子として働く軟骨細胞を罹患組織としてターゲットを絞り、病態モデルとしての軟骨分化誘導を検討し、無血清培養条件下での軟骨分化誘導法を確立しており、現在、その解析を進めている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

CCD-iPSCsとWT-iPSCそれぞれより分化誘導された軟骨細胞においては、CCD-iPSCsの方が軟骨基質の産生が少ないことが安定して示され、病態の一部を再現できた可能性があると考えている。

Strategy for Future Research Activity

対象とするiPSCのゲノム編集不耐の問題が未解決あり、現段階では厳密な疾患と健常の比較が困難である。次年度は、早急にゲノム編集を成功させ、残りの研究期間で、引き続きiPSC分化誘導、シングルセルRNA-seq解析を行い、過剰歯発生メカニズムを明らかにする。

Research Products

• [Journal Article] Establishment of induced pluripotent stem cells derived from patients and healthy siblings of a nevoid basal cell carcinoma syndrome family (2023)
  • Author(s): Nakase Y, Hamada A, Obayashi F, Kitamura N, Hata T, Yamamoto T, Okamoto T.
  • Journal Title: In Vitro Cell Dev Biol Anim Volume: 59 Issue: 6 Pages: 395-400
  • DOI: 10.1007/s11626-023-00778-y
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clinical efficacy and safety of lidocaine tape for topical anesthesia of the oral mucosa: a preliminary controlled trial (2023)
  • Author(s): Tani R, Yamasaki S, Hamada A, Higaki M, Asada Y, Yanamoto S.
  • Journal Title: Dent J Volume: 11(2) Issue: 12 Pages: 276-276
  • DOI: 10.3390/dj11120276
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A case of primary neuroendocrine carcinoma of the mandibular gingiva treated using multimodal therapy (2023)
  • Author(s): Hamana T, Sakurai S, Hamada A, Sakamoto S, Furusho H, Toratani S.
  • Journal Title: J Oral Maxillofac Surg Med Pathol Volume: 35 Pages: 60-66
• [Journal Article] Secretory carcinoma of the minor salivary gland in the lip with ETV6-NTRK3 fusion: Case report and literature review (2023)
  • Author(s): Hamada A, Tani R, Kimura N, Taguchi Y, Hirota S, Ando T, Okamoto K, Toratani S, Yanamoto S
  • Journal Title: Journal of Oral and Maxillofacial Surgery, Medicine, and Pathology Volume: 35 Issue: 3 Pages: 251-257
  • DOI: 10.1016/j.ajoms.2022.10.007
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Evaluation of oral mucosal lesions using the IllumiScan fluorescence visualisation device: Distinguishing squamous cell carcinoma (2022)
  • Author(s): Taguchi Y, Toratani S, Matsui K, Hayashi S, Eboshida N, Hamada A, Ito N, Obayashi F, Kimura N, Yanamoto S
  • Journal Title: Int J Environ Res Public Health Volume: 19 Issue: 16 Pages: 10414-10414
  • DOI: 10.3390/ijerph191610414
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] VEGF-A promotes the motility of human melanoma cells through the VEGFR1-PI3K/Akt signaling pathway (2022)
  • Author(s): Koizumi K, Shintani T, Hayashido Y, Hamada A, Higaki M, Yoshioka Y, Sakamoto A, Yanamoto S, Okamoto T
  • Journal Title: In Vitro Cell Dev Biol Anim Volume: 58 Issue: 8 Pages: 758-770
  • DOI: 10.1007/s11626-022-00717-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of a familial cleidocranial dysplasia with a novel RUNX2 mutation and establishment of patient-derived induced pluripotent stem cells. (2021)
  • Author(s): Hamada A., Mukasa H., Taguchi Y., Akagi E., Obayashi F., Yamasaki S., Kanda T., Koizumi K., Toratani S., Okamoto T.
  • Journal Title: Odontology Volume: 15 Issue: 3 Pages: 252-262
  • DOI: 10.1007/s10266-021-00674-5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Clinical analysis of the elderly patients with oral squamous cell carcinoma (2023)
  • Author(s): Hamada A, Koizumi K, Fukutani T, Yamasaki E, Uehara T, Eboshida N, Nobumoto T, Higaki M, Obayashi F, Yamasaki S, Ito N, Ishida Y, Hamana T, Yoshioka Y, Tani R, Yanamoto S.
  • Organizer: 9th World Congress of the International Academy of Oral Oncology 2023 (Incheon),
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Secular changes of circulating tumor cells and cell-free DNA in blood with oral squamous cell carcinoma (2023)
  • Author(s): Eboshida N, Hamada A, Asada Y, Ueda Y, Uehara T, Odawara A, Yamasaki E, Matsuyama T, Okamoto K, Fukutani T, Nobumoto T, Obayashi F, Ito N, Ishida Y, Higaki M, Yamasaki S, Hamana T, Koizumi K, Yoshioka Y, Tani R, Yanamoto S.
  • Organizer: 9th World Congress of the International Academy of Oral Oncology 2023 (Incheon),
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Investigation of local recurrence of oral cancer: relationship with anatomical landmarks in cases of backward progression (2023)
  • Author(s): Ito N, Koizumi K, Shintani T, Asada Y, Fukutani T, Hamada A, Yamasaki S, Hamana T, Yoshioka Y, Yanamoto S.
  • Organizer: 9th World Congress of the International Academy of Oral Oncology 2023 (Incheon),
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A retrospective study of high-risk factors for metastasis in patients with resected T1-2N0 tongue cancer (2023)
  • Author(s): Obayashi F, Koizumi K, Higaki M, Ito N, Nobumoto T, Fukutani T, Hamada A, Yamasaki S, Ishida Y, Ando T, Hamana T, Yoshioka Y, Shintani T, Tani R, Yanamoto S.
  • Organizer: 9th World Congress of the International Academy of Oral Oncology 2023 (Incheon),
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 口腔扁平上皮癌手術症例の局所再発に関与する解剖学的構造について (2023)
  • Author(s): 伊藤奈七子，小泉浩一，新谷智昭，麻田恭之，烏帽子田夏希，松山たまも，岡本健人，福谷多恵子，大林史誠，檜垣美雷，濱田充子，山崎佐知子，浜名智昭，吉岡幸男，谷 亮治，柳本惣市
  • Organizer: 第68回日本口腔外科学会総会・学術集会（大阪）
• [Presentation] Research about the circulating tumor cells and circulating cell-free DNA in blood of oral squamous cell carcinoma (2023)
  • Author(s): Eboshida N, Hamada A, Matsuyama T, Okamoto, Takahashi H, Mishima T, Fukutani T, Obayashi F, Taguchi Y, Kimura N, Ito N, Higaki M, Yamasaki S, Hamana T, Koizumi K, YoshiokaY, Tani R, Hayashido Y, Yanamoto S
  • Organizer: 第35回台湾口腔顎顔面外科学会学術大会
• [Presentation] 広島大学病院顎・口腔外科における高齢口腔扁平上皮癌患者の臨床的統計 (2022)
  • Author(s): 濱田充子，小泉浩一，川原 萌，福谷多恵子，山崎佐知子，烏帽子田夏希，松山たまも，岡本健人，高橋秀明，三島健史，大林史誠，田口有紀，木村直大，伊藤奈七子，檜垣美雷，浜名智昭，吉岡幸男，谷 亮治，林堂安貴，柳本惣市
  • Organizer: 第61回広島県歯科医学会 併催 第106回広島大学歯学会例会
• [Presentation] 当科における高齢口腔扁平上皮癌患者の臨床的統計 (2022)
  • Author(s): 濱田充子，小泉浩一，大林史誠，伊藤奈七子，檜垣美雷，山崎佐知子，浜名智昭，吉岡幸男，谷 亮治，柳本惣市
  • Organizer: 第67回日本口腔外科学会総会・学術大会
• [Presentation] 下顎骨に発症した超巨大なセメント質骨形成線維腫の一例 (2022)
  • Author(s): 三島健史，小泉浩一，伊藤奈七子，吉岡幸男，濱田充子，柳本惣市
  • Organizer: 第51回日本口腔外科学会中国四国支部学術集会
• [Presentation] 当科における再建用チタンプレートによる下顎再建後の合併症の検討 (2022)
  • Author(s): 木村直大，吉岡幸男，檜垣美蕾，濱田充子，浜名智昭，小泉浩一，谷 亮治，虎谷茂昭，柳本惣市
  • Organizer: 第76回NPO法人日本口腔科学会学術集会
• [Presentation] Lemierre症候群が疑われた歯性感染症の１例 (2022)
  • Author(s): 松山たまも，浜名智昭，濱田充子，檜垣美雷，虎谷茂昭，柳本惣市
  • Organizer: 第76回NPO法人日本口腔科学会学術集会
• [Presentation] 顎口腔再建におけるVirtual Surgical Planningによる下顎再建の有用性 (2022)
  • Author(s): 浜名智昭，吉岡幸男，伊藤奈七子，福谷多恵子，松山たまも，烏帽子田夏希，岡本健人，高橋秀明，三島健史，大林史誠，田口有紀，木村直大，檜垣美雷，濱田充子，山崎佐知子，角 健作，小泉浩一，谷 亮治，林堂安貴，永松将吾，佐々木彩乃，藤岡弓朗，藤田明日香，光嶋 勲，柳本惣市
  • Organizer: 第116回 広島がん治療研究会
• [Presentation] 全身麻酔下にて上顎嚢胞摘出術を施行した糖原病１a患児の一例 (2022)
  • Author(s): 大林史誠，谷 亮治，檜垣美雷，濱田充子，山崎佐知子，伊藤奈七子，柳本惣市
  • Organizer: 第69回NPO法人日本口腔科学会中国四国地方部会
• [Presentation] cT1-2N0舌癌の後発リンパ節転移症例の臨床的検討 (2022)
  • Author(s): 大林史誠，小泉浩一，檜垣美雷，伊藤奈七子，濱田充子，山崎佐知子，浜名智昭，吉岡幸男，谷 亮治，柳本惣市
  • Organizer: 第67回日本口腔外科学会総会・学術大会
• [Presentation] 口腔扁平上皮癌頸部リンパ節転移の節外浸潤進展度の臨床的意義に関する検討 (2022)
  • Author(s): 檜垣美雷，小泉浩一，安藤俊範，谷 亮治，吉岡幸男，浜名智昭，山崎佐知子，濱田充子，伊藤奈七子，木村直大，田口有紀，大林史誠，福谷多恵子，岡本健人，烏帽子田夏希，松山たまも，柳本惣市
  • Organizer: 第67回日本口腔外科学会総会・学術大会
• [Presentation] CAD/CAMを用いたカスタムメイドプレートによる下顎再建の有用性 (2022)
  • Author(s): 福谷多恵子，浜名智昭，吉岡幸男，伊藤奈七子，松山たまも，烏帽子田夏希，岡本健人，高橋秀明，三島健史，大林史誠，田口有紀，木村直大，檜垣美雷，濱田充子，山崎佐知子，角 健作，小泉浩一，谷 亮治，林堂安貴，永松将吾，佐々木彩乃，藤岡弓朗，藤田明日香，光嶋 勲，柳本惣市
  • Organizer: 第61回広島県歯科医学会 併催 第106回広島大学歯学会例会