GPx4に着目したビスホスホネート製剤関連顎骨壊死に対する予防・治療法の開発

• Project/Area Number: 23K09278
• 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: Nagasaki University
• Principal Investigator: 尾立 哲郎 長崎大学, 病院(歯学系), 講師 (70513167)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): バラネザハド 有礼左 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 助教 (00608870) ; 黒嶋 伸一郎 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 准教授 (40443915) ; 澤瀬 隆 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 教授 (80253681)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2025: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: ビスホスホネート / 薬剤関連顎骨壊死 / ビスホスホネート系薬剤関連顎骨壊死 / GPx4 / 活性酸素種

Outline of Research at the Start

抗酸化酵素であるグルタチオンペルオキシダーゼ４（GPx4）による酸化ストレスからの機能回復、すなわち線維芽細胞の軟組織治癒促進および骨芽細胞の骨形成促進と、フェロトーシス抑制による破骨細胞の分化促進の可能性とを併せて、BRONJの予防・治療法を開発する。

Outline of Annual Research Achievements

近年、ビスホスホネート（BP）系薬剤関連顎骨壊死（BRONJ）の発症は、破骨細胞におけるファルネシルピロリン酸合成酵素活性阻害によるアポトーシスの誘導以外に、破骨細胞による骨吸収の際に、骨表面に吸着したBPが遊離することで活性酸素種（ROS）を発生させることが要因の１つであるとの研究報告がなされている。本研究では抗酸化酵素の一種である、グルタチオンペルオキシダーゼ４（GPx4）に着目して、① GPx4遺伝子発現を促進する基質を作用させることで、BP使用時の破骨細胞、線維芽細胞および骨芽細胞の増殖・分化・機能発現が回復するかを検討し、② BRONJモデルマウスにて組織学的に評価することを目的としている。
今年度については、これまでに行ってきた線維芽細胞への亜鉛の影響を、抗酸化作用の点から考察した。生体活性ガラスに亜鉛を添加することで、歯肉線維芽細胞のGPx4遺伝子発現の上昇が認められ、コラーゲン遺伝子発現の上昇が認められた。また抗酸化作用をもつラクトフェリンが歯肉線維芽細胞の増殖を促進し、GPx4およびコラーゲン遺伝子発現を増強することを確認した。また、これらはラクトフェリンに亜鉛を添加することでさらに向上し、外科処置後を想定した酸化ストレス感作モデルでは、H2O2によるダメージにより低下したコラーゲン遺伝子発現が回復することを確認した。さらに、アポトーシスの指標となるカスパーゼ３遺伝子発現の低下を認め、蛍光免疫染色でもカスパーゼ３陽性細胞数が減少したことから、ラクトフェリン－亜鉛を添加することで常態および酸化ストレス下におけるアポトーシスを抑制した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

亜鉛による歯肉線維芽細胞のGPx4遺伝子発現への影響について考察したが、ビスホスホネートを使用した実験モデルの確立までは達成できなかったため

Strategy for Future Research Activity

破骨細胞、骨芽細胞、および線維芽細胞に対する、ビスホスホネートの濃度を早急に決定して実験を進める。