| Project/Area Number |
22K10333
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 57080:Social dentistry-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
箕輪 和行 北海道大学, 歯学研究院, 教授 (30209845)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
亀田 浩之 北海道大学, 歯学研究院, 助教 (70829887)
長谷部 晃 北海道大学, 歯学研究院, 教授 (90281815)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | Porphyromonas gingivalis / MRI / エレクトロポレーション / 歯周病菌 / 造影剤 / 体内動態 / トレース |
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| Outline of Research at the Start |
一般成人においても動脈硬化を起こした心臓冠動脈、心臓内膜、脳血管壁から歯周病の原因菌が検出され、特に中高齢者の心筋梗塞、脳梗塞の原因の一部に歯周病細菌がなっていることが近年、報告されています。また、一方でアルツハイマー型認知症においても歯周病菌の関与が最近になり疑われてきております。しかしながら、口腔内細菌がどのような経路（経消化管、経動・静脈）で動脈内に入り込むのかは不明で、また、血管内に入り込む時期・時間も不明な状態です。
今回、歯周病菌に対してMRI用の造影剤で標識し、ラットに標識した歯周病菌を投与し脳への歯周病菌の蓄積をMRIで観察し歯周病菌の影響を調べることを目的にしました。
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| Outline of Annual Research Achievements |
MRI造影剤による歯周病菌の効率的な標識方法を確立するため、in vitroで細菌の標識方法、MRI撮像用のサンプル作製方法、MRIの撮像条件を検討した。
令和4年度の実験結果を踏まえ、細菌はPorphyromonas gingivalis（ATCC 33277）を使用し、MRI造影剤はフェルカルボトラン注射液(リゾビスト)を使用した。まず10%グリセロールを用いてP.gingivalisをコンピテント化し、このP.gingivalisにMRI造影剤を投与してヒートショックもしくはエレクトロポレーションを行った。その後、嫌気条件下で2日間培養した。MRI撮像用サンプルを作製した。このサンプルを室温にしてから、研究用3T-MRI装置で撮像した。撮像シークエンスは、T2 map、T2*map、マルチエコー3D-T1強調像を用いた。Matlab上で、定量的磁化率マッピング画像（QSM画像）を計算し、各条件において定量値に有意な変化があるかどうかを検討した。さらに、菌体におけるMRI造影剤の分布位置を確認するため、走査型電子顕微鏡を用いてP.gingivalisの断面像を観察した。
その結果、ヒートショックを行った群、エレクトロポレーションを行った群のいずれにおいてもMRIで造影効果が見られた。ヒートショックとエレクトロポレーション間では造影効果に差は見られず、同程度であった。また、ヒートショックもしくはエレクトロポレーションを行った後に2日間培養した群は、培養前の群と比較するといずれも造影効果が減弱していた。これらを走査型電子顕微鏡で観察すると、ヒートショックを行った群では菌体内に取り込まれているMRI造影剤が多く見られたが、エレクトロポレーションを行った群ではほとんどの造影剤が菌体外に存在していた。
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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
P.gingivalisをヒートショックもしくはエレクトロポレーションにて菌体をコンピテント化し、MRI用鉄性造影剤で標識できることが示唆された。また、ヒートショックを行うことで菌体内にMRI造影剤を導入でき、エレクトロポレーションよりもヒートショックの方が細菌の標識方法として有用である可能性が示唆された。
細菌内の造影剤の保持期間をいかに伸ばすかが、今後の課題となると思われた。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和6年度は、in vitroの実験として、塩化カルシウム法等でP.gingivalisをコンピテント化してヒートショックを行い、より効率的な標識方法を検討する。また、標識したP.gingivalisを様々な条件下で培養することで、標識が維持されるか確認することも行う。in vivoの実験としては、まずはラット等の動物の歯周病モデルを作製する方法を確立する。さらに、標識したP.gingivalisを歯周病モデル動物の歯周ポケットに投与し、MRI撮像を行い、P.gingivalisの体内動態を観察する予定である。
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