| Project/Area Number |
23K24525
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| Project/Area Number (Other) |
22H03267 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 57030:Conservative dentistry-related
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
前川 知樹 新潟大学, 医歯学系, 研究教授 (50625168)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土門 久哲 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (00594350)
多部田 康一 新潟大学, 医歯学系, 教授 (20401763)
寺尾 豊 新潟大学, 医歯学系, 教授 (50397717)
高橋 直紀 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (80722842)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
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| Keywords | 骨再生 / 骨免疫 / 歯周病 / 口腔老化 / 組織修復 / 老化 / 口腔ニッチ / DEL-1 / 構造体 / 骨再生薬 / 老化制御薬 / 骨代謝 / 歯周炎 / 口腔幹細胞 / 幹細胞ニッチ / 口腔粘膜 |
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| Outline of Research at the Start |
消化管の最前線である口腔は，常に外的刺激および多種類の口腔内細菌刺激に晒されており，口腔組織の修復と再生を繰り返しながら恒常性を維持している．申請者は口腔粘膜修復や機能維持にDEL-1が必須の役割を担うことを明らかにしてきた．そのため，DEL-1の機能解明によって骨再生療法へ展開できる可能性が高い．しかし，口腔は複雑な細菌叢や多種の細胞・組織から構成されていることから，DEL-1の標的と作用機序の詳細解明は困難が予想される．そこで本申請研究では，口腔にユニークなDEL-1による修復・再生機構の原理解明に挑戦するとともに，DEL-１の機能を生かした骨再生医療への展開を試みる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
消化管の最前線である口腔は，歯や骨といった硬組織，さらに粘膜組織，口腔腺によって構成されるユニークな湿潤環境下にあり，外的刺激および口腔内細菌群の刺激に晒されている。すなわち，一つの完結された臓器（口腔臓器）であり，構成組織が協調して機能している。口腔は栄養摂取に伴う食物粉砕過程で，口腔粘膜の損傷を受けやすいという特徴をもつが，皮膚や腸管などのバリア組織と比較して，迅速かつ瘢痕を伴わない創傷治癒能力をもつ。しかしながら，口腔粘膜の優れた治癒および環境への適応能力は加齢とともに低下し，歯を支える周囲組織の炎症・歯周炎による歯の脱落や口腔癌等の発症を伴う。
本年度は、その中で口腔環境の維持に重要なDEL-1に着目した研究を行った。DEL-1は生体内で常時産生されているタンパク質であるが，その発現は年齢とともに減少する。そこで，生体内にDEL-1を誘導する方法を昨年度に同定し，特に大きくDEL-1発現を誘導することのできる薬剤の選定を行った。薬剤のDEL-1発現の変動を検索すると同時に，老化で問題となる骨についても検索を行った。
共同研究先から供与された薬剤における破骨細胞抑制効果および骨芽細胞による骨ノジュール形成能をそれぞれ測定した。いくつかの構造体からその効果が高いものを選定するとともに，基礎骨格となる薬剤との比較検討も同時に行った。それにより，選定薬剤のMOAが予測可能となり，生体に安全で，かつ効果の高い構造体を同定することができた。
また，これら薬剤を使用した実践的な疾患モデルへの効果検討も開始することができた。
続いて，これら薬剤をより生体に安全に使用できるような処置を加えることとした。共同研究機関とともに，選定された薬剤をマイクロ粒子化することにより，細胞障害を極力減弱することに成功し，緩徐に，かつ効果を増強させることが可能となった。
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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
本年度は，構造体の最適化とそのMOA（作用機序）を解明することができた。
共同研究先より供与されたDEL-1誘導薬は数種類までの絞り込みを行うことができ，それぞれをin vitroおよびin vivoにて効果検証した。また，既存の薬剤については，マイクロ粒子化による骨吸収抑制効果の増強および単回投与での効果を確認することができ，一部は特許化まで可能となった。
本薬剤の効果については，DEL-1欠損マウスを使用した実験により，DEL-1に依存的であることが明らかになったとともに，老齢マウスを使用することで，抗老化による口腔ニッチへの若返りが確認できた。DEL-1による老化した幹細胞ニッチへのクリアランス効果についての研究に大幅な進歩が認められ，新しい老化幹細胞への作用を見出した。
DEL-1誘導薬剤であるEM-523については，その成果を学際的な国際雑誌に掲載されたとともに，その成果をリリースした。
さらに，本実験で供するモデルマウスについては，新しい疾患モデルマウスを作成することに成功し，本薬剤の展開が期待できる。疾患モデルマウスにおける候補薬剤の効果については，sc-mRNA-seqによってその詳細なメカニズムを解明途中である。以上のことから，本年度は概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度には，今年度に開発した疾患モデルマウスを使用し，候補薬剤による骨関連組織の再生能を検証すると同時に，その詳細なメカニズムを解明する。また，sc-mRNA-seqによって構築した老化口腔組織細胞アトラスを使用し，DEL-1遺伝子に関して，ノックアウトマウス，floxマウスなど遺伝子改変マウスを樹立し，loss-of-function実験による機能解析をおこなう．さらに，当該遺伝子を歯周組織に導入するgain-of-function実験によって，歯周組織の創傷治癒を促進する新たな治療法開発への展開を目指す。
昨年度に続いて，DEL-1の自律的誘導法による組織修復と再生を目指した治療法の創出を行う。マクロライド系抗菌薬およびその改変体EM-523が強力にDEL-1産生を誘導し，骨再生に効果を示していることをこれまでに報告してきた（JCI Insight, 2020，Antibiotics, 2021. iScience, 2024）および骨組織及び肺組織の再生剤、並びに、骨組織及び肺組織の再生用医薬組成物として新しく2024年に特許出願中）。そこで本研究では，抗菌作用が無いため耐性菌を生じにくく，免疫調整作用（過度な免疫応答を抑制する一方で，免疫低下時に同応答を回復させる）を有するマクロライド改変体ライブラリーからDEL－１を強力に誘導する改変体を選定する。さらに，共同研究先の北里大学および大阪大学より供与された誘導体についてその効果を検証し，骨再生が可能となる薬剤の選定を行う。可能であれば，局所の骨再生について第1相の治験プロトコール作成まで達成したい。
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