Molecular fingerprint imaging to Alzheimer's disease development to produce by periodontal disease bacteria using raman spectroscopy

Research Project

Project/Area Number	22K10313
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 57080:Social dentistry-related
Research Institution	Kyoto Prefectural University of Medicine
Principal Investigator	足立圭司京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (70457951)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	狩生徹尚絅大学, 生活科学部, 教授 (10412735) 足立哲也京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (10613573) 山本俊郎京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (40347472) 金村成智京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (70204542) PEZZOTTI G. 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 教授 (70262962) 小原幸京都薬科大学, 薬学部, 准教授 (80275198)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
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: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords	ラマン分光法 / アルツハイマー病 / 外膜小胞 / ジンジパイン / アミロイド線維 / セラミド / 細胞外小胞
Outline of Research at the Start	本研究では、ラマン分光法を用い細胞膜上で形成されるアミロイド線維の分子構造をリアルタイムに解析することで、線維化に関連する分子を同定し、歯周病代謝物が神経細胞に与える影響を明らかにすることを目的とする。本研究の成果は、アルツハイマー病の病態解明だけでなく、新たな治療薬の開発に繋がると期待される。
Outline of Annual Research Achievements	近年、歯周病菌の病原分子がアルツハイマー病の発症に関わることが示唆されているものの、その発症機序は不明な点が多く、神経細胞内におけるアミロイドβの蓄積や線維変化をモニタリングする必要があった。しかし、従来の研究手法は染色または細胞破壊を伴う方法がほとんどであり、神経細胞膜上のアミロイドβの線維化の過程をありのままの状態でモニタリングするのは困難であった。我々は無染色でタンパク質・脂質・代謝物を同時に分析できるラマン分光法を用いることで、歯周病菌の代謝産物（酵素・セラミド・外膜小胞）が神経細胞へ与える影響を明らかにできると考えた。そこで本研究では、ラマン分光法を用い細胞膜上で形成されるアミロイド線維の分子構造をリアルタイムに解析することで、線維化に関連する分子を同定し、歯周病代謝物が神経細胞に与える影響を明らかにすることを目的とする。本研究の成果は、アルツハイマー病の病態解明だけでなく、新たな治療薬の開発に繋がると期待される。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 2022年度は歯周病菌Porphyromonas gingivalisから外膜小胞を分離・精製技術を確立した。得られた外膜小胞を電子顕微鏡による形態観察、酵素活性測定、ラマン解析による分子構造解析で特性評価を行い、Porphyromonas gingivalisの特徴的な構造を見出いだした。
Strategy for Future Research Activity	令和5年度はPorphyromonas gingivalisの外膜小胞の生物活性を分光学的手法および免疫学的分析法で明らかにし、アルツハイマー病の病態解明を行う予定である。具体的には、神経細胞に外膜小胞を添加培養し、免疫染色でアルツハイマー病の悪性化に関与するリン酸化Tauやアミロイド線維の細胞内分布、ラマンイメージングでタンパク質2次構造の変化や神経伝達物質の変化を可視化し外膜小胞が細胞に与える影響を明らかにする。