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「光」を用いた骨代謝制御による薬剤関連顎骨壊死の新規予防・治療戦略

Research Project

Project/Area Number 22K17152
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 57060:Surgical dentistry-related
Research InstitutionTokyo Medical and Dental University

Principal Investigator

大杉 勇人  東京医科歯科大学, 東京医科歯科大学病院, 助教 (80846791)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords薬剤関連顎骨壊死 / 光 / photobiomodulation / RNA-sequencing / 細菌叢解析 / RNA Sequencing
Outline of Research at the Start

薬剤関連顎骨壊死(MRONJ)は、骨吸収抑制薬や血管新生阻害薬の長期投与や癌患者に対する高用量投与下で発症するが、一度発症すると予後が悪く、かつ顎骨切除は患者のQOLを大きく低下させるため、MRONJを発症させない予防法、また侵襲の少ない治療法が求められている。
本研究ではMRONJモデルマウスを用いて、光エネルギーによるMRONJ予防/治療効果をトランスクリプトーム解析や細菌叢解析によって明らかにし、また、初代培養の骨芽細胞、破骨細胞を含む抜歯窩の創傷治癒に関連した細胞への影響を分子生物学的に評価して作用機序のメカニズムを明らかにし、光エネルギーのMRONJ予防/治療への臨床応用を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

レーザーを活用した光線療法の作用は全身的副作用のリスクが低く、骨疾患や関節炎等に対して一定の治療効果が認められている。薬剤関連顎骨壊死(MRONJ)は、骨吸収抑制薬や血管新生阻害薬の長期投与や癌患者に対する高用量投与下で発症するが、一度発症すると予後が悪く、かつ顎骨切除は患者のQOLを大きく低下させるため、MRONJを発症させない予防法、また侵襲の少ない治療法が求められている。本研究ではMRONJモデルマウスを用いて、光エネルギーによるMRONJ予防/治療効果をトランスクリプトーム解析や16s rRNA遺伝子に基づいた細菌叢解析によって明らかにし、また、初代培養の骨芽細胞、破骨細胞を含む抜歯窩の創傷治癒に関連した細胞への影響を分子生物学的に評価して作用機序のメカニズムを明らかにし、光エネルギーのMRONJ予防/治療への臨床応用を目指す。
骨吸収抑制剤であるゾレドロン酸水和液の静脈内投与と、抗悪性腫瘍薬であるシクロホスファミドの腹腔内投与を行い、上顎右側第一臼歯を抜歯した(MR群)。加えて、半数には抜歯窩に対して波長910nmの近赤外線半導体レーザーを複数回照射した(MR-NIR群)。抜歯後1週に患部周囲組織を採取し、RNA-seq解析と細菌叢解析を行った。
RNA-seq解析より、患部周囲の軟組織ではMR-NIR群において創傷治癒において重要な役割に関連する遺伝子の発現が上昇し、骨形成を抑制する遺伝子の発現が抑制されていることが認められた。一方で、細菌叢は両群間での差はなかった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

光エネルギーがMRONJモデルマウスにおいて上皮化および骨治癒を促進することを見出した。細胞実験において標的細胞の培養条件や光エネルギーの照射条件の検討に時間を要しているため。

Strategy for Future Research Activity

今後は骨、歯肉構成細胞に光エネルギーが及ぼす影響と作用機序の解明を行っていく。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 8 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] The IL-33/ST2 axis is protective against acute inflammation during the course of periodontitis2024

    • Author(s)
      Liu A, Hayashi M, Ohsugi Y, Katagiri S, Akira S, Iwata T, Nakashima T.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 15 Issue: 1 Pages: 1-18

    • DOI

      10.1038/s41467-024-46746-2

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Current status of Er:YAG laser in periodontal surgery2024

    • Author(s)
      Aoki A, Mizutani K, Taniguchi Y, Lin T, Ohsugi Y, Mikami R, Katagiri S, Meinzer W, Iwata T.
    • Journal Title

      Japanese Dental Science Review

      Volume: 60 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1016/j.jdsr.2023.11.002

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Association between periodontal disease and chronic obstructive pulmonary disease2023

    • Author(s)
      Lin P, Liu A, Tsuchiya Y, Noritake K, Ohsugi Y, Toyoshima K, Tsukahara Y, Shiba T, Nitta H, Aoki A, Iwata T, Katagiri S.
    • Journal Title

      Japanese Dental Science Review

      Volume: 59 Pages: 389-402

    • DOI

      10.1016/j.jdsr.2023.10.004

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects of low‐level Er:YAG laser irradiation on proliferation and gene expression in primary gingival fibroblasts isolated from mouse maxilla2023

    • Author(s)
      Lin P, Niimi H, Hirota T, Ohsugi Y, Shimohira T, Toyoshima K, Katagiri S, Iwata T, Aoki A.
    • Journal Title

      Journal of Biophotonics

      Volume: 17 Issue: 2 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1002/jbio.202300166

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Blue Light-Emitting Diode Irradiation Without a Photosensitizer Alters Oral Microbiome Composition of Ligature-Induced Periodontitis in Mice2023

    • Author(s)
      Toyoshima Keita、Ohsugi Yujin、Lin Peiya、Komatsu Keiji、Shiba Takahiko、Takeuchi Yasuo、Hirota Tomomitsu、Shimohira Tsuyoshi、Tsuchiya Yosuke、Katagiri Sayaka、Iwata Takanori、Aoki Akira
    • Journal Title

      Photobiomodulation, Photomedicine, and Laser Surgery

      Volume: 41 Issue: 10 Pages: 549-559

    • DOI

      10.1089/photob.2023.0061

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Homemade blenderized tube feeding improves gut microbiome communities in children with enteral nutrition2023

    • Author(s)
      Katagiri S, Ohsugi Y, Shiba T, Yoshimi K, Nakagawa K, Nagasawa Y, Uchida A, Liu A, Lin P, Tsukahara Y, Iwata T, Tohara H.
    • Journal Title

      Frontiers in Microbiology

      Volume: 14 Pages: 1-14

    • DOI

      10.3389/fmicb.2023.1215236

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Peri-implantitis management by resective surgery combined with implantoplasty and Er:YAG laser irradiation, accompanied by free gingival graft: a case report2023

    • Author(s)
      Shiba Takahiko、Komatsu Keiji、Watanabe Takayasu、Takeuchi Yasuo、Nemoto Takashi、Ohsugi Yujin、Katagiri Sayaka、Shimogishi Masahiro、Marukawa Eriko、Iwata Takanori
    • Journal Title

      Therapeutic Advances in Chronic Disease

      Volume: 14 Pages: 1-13

    • DOI

      10.1177/20406223231174816

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] High‐frequency pulsed diode laser irradiation inhibits bone resorption in mice with ligature‐induced periodontitis2022

    • Author(s)
      Ohsugi Yujin、Hatasa Masahiro、Katagiri Sayaka、Hirota Tomomitsu、Shimohira Tsuyoshi、Shiba Takahiko、Komatsu Keiji、Tsuchiya Yosuke、Fukuba Shunsuke、Lin Peiya、Toyoshima Keita、Maekawa Shogo、Niimi Hiromi、Iwata Takanori、Aoki Akira
    • Journal Title

      Journal of Clinical Periodontology

      Volume: 49 Issue: 12 Pages: 1275-1288

    • DOI

      10.1111/jcpe.13695

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Xanthan gum-based fluid thickener decreases postprandial blood glucose associated with increase of Glp1 and Glp1r expression in ileum and alteration of gut microbiome2022

    • Author(s)
      Nagasawa Yuki、Katagiri Sayaka、Nakagawa Kazuharu、Hirota Tomomitsu、Yoshimi Kanako、Uchida Aritoshi、Hatasa Masahiro、Komatsu Keiji、Shiba Takahiko、Ohsugi Yujin、Uesaka Naofumi、Iwata Takanori、Tohara Haruka
    • Journal Title

      Journal of Functional Foods

      Volume: 99 Pages: 105321-105321

    • DOI

      10.1016/j.jff.2022.105321

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Er:YAGレーザー照射歯根面の性状解析および歯周組織付着の組織学的解析2023

    • Author(s)
      宮田 和樹,水谷 幸嗣,大杉 勇人,三上 理沙子,髙木 徹,小田 茂,岩田 隆紀,青木 章
    • Organizer
      第35回日本レーザー歯学会総会・学術大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 結紮誘導歯周炎モデルマウスを用いた口腔-脳-腸連関の解明2023

    • Author(s)
      大杉勇人, 今井千尋, 片桐さやか, 廣田朝光, 芝 多佳彦, 豊嶋啓汰, 上阪直史, 岩田隆紀
    • Organizer
      第66回秋季日本歯周病学会学術大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 改良型マウス歯周炎モデルによる歯周炎発病過程の高解像度解析2023

    • Author(s)
      劉 安豪, 林 幹人, 大杉勇人, 片桐さやか, 中島友紀, 岩田隆紀
    • Organizer
      第66回秋季日本歯周病学会学術大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Bioinformatics 解析で広がるレーザーの生物学的効果の可能性2023

    • Author(s)
      大杉勇人
    • Organizer
      第34回日本レーザー治療学会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ビーグル犬におけるEr:YAGレーザー照射歯根面に対する歯周組織付着の組織学的解析2023

    • Author(s)
      宮田 和樹,水谷 幸嗣,大杉 勇人,三上 理沙子,髙木 徹,川勝 紀子,白方 良典,土岡 弘明,小田 茂,木下 淳博,岩田 隆紀,青木 章
    • Organizer
      第66回春季日本歯周病学会学術大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Effect of low-level Er:YAG laser irradiation on proliferation and gene expression changes of primary gingival fibroblasts isolated from mouse maxilla2023

    • Author(s)
      Lin P, Niimi H, Hirota T, Ohsugi Y, Shimohira T, Toyoshima K, Katagiri K, Iwata T, Aoki A
    • Organizer
      The 17th Congress of WFLD, Faculty of Pharmacy
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] モデルマウスを用いた近赤外線光線療法の薬剤関連性顎骨壊死への応用と分子 機序の解明2022

    • Author(s)
      下平剛,大杉勇人,芝多佳彦,駒津匡二,土谷洋輔,新見ひろみ,Lin Peiya、豊嶋啓汰,畑佐将宏,片桐 さやか,岩田隆紀,青木章
    • Organizer
      第34 回日本レーザー歯学会総会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 近赤外線光 線療法の薬剤関連性顎骨壊死への応用と分子機構の解明2022

    • Author(s)
      下平剛, 大杉勇人, 片桐さやか, 芝多佳彦, 駒津匡二, 劉安豪, 林培雅, 豊嶋啓汰, 青木章
    • Organizer
      第64 回歯科基礎医学会学術大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Bioinformatics 解析で探るレーザーの生物学的効果の可能性2022

    • Author(s)
      大杉勇人
    • Organizer
      第34 回日本レーザー歯学会総会・学術大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 古代人の歯石DNA を用いた江戸時代と現代の 網羅的口腔内細菌叢解析2022

    • Author(s)
      須藤毅顕, 芝多佳彦, 駒津匡二, 澤藤りかい, 佐宗亜衣子, 植田信太郎, 渡辺孝康, 根本昂, 加納千博, 長井貴 彦, 大杉勇人, 片桐さやか, 竹内康雄, 小林宏明, 岩田隆紀.
    • Organizer
      第76 回日本人類学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Bioinformatics 解析で紐解く光エネルギーの生物学的効果.2022

    • Author(s)
      大杉勇人
    • Organizer
      第405 回松本歯科大学大学院セミナー
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 結紮誘導歯周炎モデルマウスにおける半導体レーザー照射による歯周 炎抑制効果.2022

    • Author(s)
      大杉勇人,畑佐将宏,片桐さやか,廣田朝光,下平剛,芝多佳彦, 駒津匡二, 土谷洋輔,  福場駿介,前川祥 吾,新見ひろみ,岩田隆紀,青木章
    • Organizer
      第65 回春季日本歯周病学会学術大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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