ヒト骨格筋幹細胞を用いた歯槽骨再生におけるIL-35の役割の検討

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K11845
• Research Institution: Aichi Gakuin University
• Principal Investigator: 三谷 章雄 愛知学院大学, 歯学部, 教授 (50329611)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菊池 毅 愛知学院大学, 歯学部, 准教授 (40421242) ; 尾関 伸明 愛知学院大学, 歯学部, その他 (70469005) ; 茂木 眞希雄 愛知学院大学, 薬学部, 准教授 (00174334) ; 梅村 正幸 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 准教授 (90359985)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: IL-35 / HAOB / BMP-2 / Runx2 / オステオポンチン / オステオカルシン

Outline of Annual Research Achievements

歯周病やリウマチなどの慢性炎症性骨破壊疾患においてTh17細胞やTreg細胞などのT細胞が病態形成に深く関与している。また、炎症局所でTreg細胞から産生されるIL-35はTh17細胞に対して抑制性サイトカインとして機能すると考えられている。炎症性骨破壊疾患の治癒機転を鑑みたとき、骨代謝および骨再生に関する同サイトカインの役割に関しては、未だもって不明である。今回、歯周組織の再生においてセメント質再生や歯根膜再生と同様に非常に重要である歯槽骨再生の効率的なシステム構築を模索するために、骨芽細胞の分化過程におけるIL-35の役割を明らかとすることを目的として検討を行っている。
当初、α7integrin陽性ヒト骨格筋幹細胞を本研究に使用していたが、予想外ではあるが、細胞培養と細胞分化に関して至適環境設定が未だに困難である。そこで現在、ヒト骨格筋幹細胞培養にトライしつつも、当研究施設にて使用実績があり、未分化な状態であるヒト歯槽骨由来骨芽細胞（human alveolar bone osteoblastic cell:HAOB）の採取・培養を行い、並行して研究を進めている。
HAOBにBMP-2を添加したところ、一週間後にアルカリフォスファターゼ染色による同発現の増加とアリザリン染色によるカルシウム析出の増加を確認した。また、同３日後にRunx2、オステオポンチン、オステオカルシンの顕著な発現増加を確認した。現在、同培養系におけるIL-35の作用を検討しており、細胞分化に対する至適濃度を確認する予定である。
さらに、Ebi3欠損マウス由来骨芽細胞を用いて、BMP-2によるマウス骨芽細胞の分化誘導におけるIL-35の役割も同時に検討していく予定であり、これらの実験より本研究の主目的である”骨芽細胞の分化過程におけるIL-35の役割”を明らかとする。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

α7integrin陽性ヒト骨格筋幹細胞培養がなかなかうまくいかない事。
これは想定外であり、これにより進捗が遅れている。
そのため、培養の条件設定は継続しつつ、念のために、未分化な状態であるヒト歯槽骨由来骨芽細胞（HAOB）を用いての検討も並行して行なっている。
なお、HAOBを用いた実験では、一定の結果を得ており、IL-35の役割の検討も進めて行く予定である。

Strategy for Future Research Activity

α7integrin陽性ヒト骨格筋幹細胞培養の条件設定は継続しつつ、同時に、未分化な状態であるヒト歯槽骨由来骨芽細胞（HAOB）を用いての検討も並行して行い、骨再生の場における、IL-35の役割の検討を進めていく予定である。
さらに、Ebi3欠損マウス由来骨芽細胞を用いて、BMP-2によるマウス骨芽細胞の分化誘導におけるIL-35の役割も同時に検討していく予定であり、これらの実験より本研究の目的である”骨芽細胞の分化過程におけるIL-35の役割を明らかとする”ことを達成する予定である。

Causes of Carryover

α7integrin陽性ヒト骨格筋幹細胞培養が予想通りにいかず、実験が滞って遅れてしまっていることが主な原因である。
遺伝子発現解析含め遅れているが、α7integrin陽性ヒト骨格筋幹細胞培養の条件設定は継続しつつ、同時に、未分化な状態であるヒト歯槽骨由来骨芽細胞（HAOB）を用いての検討も並行して行い始めており、次年度もHAOBも用いた実験も含めてIL-35の影響の検討を行っていき、今年度使用しなかった使用額含め使用させていただく予定である。

Research Products

• [Journal Article] The KCNQ1 gene polymorphism as a shared genetic risk for rheumatoid arthritis and chronic periodontitis in Japanese adults: A pilot case-control study. (2018)
  • Author(s): Kobayashi T, Kido JI, Ishihara Y, Omori K, Ito S, Matsuura T, Bando T, Wada J, Murasawa A, Nakazono K, Mitani A, Takashiba S, Nagata T, Yoshie H.
  • Journal Title: J Periodontol Volume: 89(3) Pages: 315-324
  • DOI: 10.1002/JPER.17-0412.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 【エビデンスを2型糖尿病臨床にどう生かせばいい?-Evidence Based MedicineをReal Worldへ】糖尿病合併症予防 歯周病 (2018)
  • Author(s): 稲垣 幸司, 菊池 毅, 三谷 章雄, 成瀬 桂子, 松原 達昭
  • Journal Title: 内科 Volume: 121(1) Pages: 121-126
  • DOI: 10.15106/j_naika121_121
• [Journal Article] IL-15 and RANKL play a synergistically important role in osteoclastogenesis. (2017)
  • Author(s): Okabe I, Kikuchi T, Mogi M, Takeda H, Sasa K, Aino M, Fujimura T, Goto H, Okada K, Hasegawa Y, Noguchi T, Mitani A.
  • Journal Title: J Cell Biochem Volume: 118(4) Pages: 739-747
  • DOI: 10.1002/jcb.25726.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] New irradiation method with indocyanine green-loaded nanospheres for inactivating periodontal pathogens. (2017)
  • Author(s): Sasaki Y, Hayashi JI, Fujimura T, Iwamura Y, Yamamoto G, Nishida E, Ohno T, Okada K, Yamamoto H, Kikuchi T, Mitani A, Fukuda M.
  • Journal Title: Int J Mol Sci Volume: 18(1) Pages: pii: E154.
  • DOI: 10.3390/ijms18010154.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effect of interleukin (IL)-35 on IL-17 expression and production by human CD4+ T cells. (2017)
  • Author(s): Okada K, Fujimura T, Kikuchi T, Aino M, Kamiya Y, Izawa A, Iwamura Y, Goto H, Okabe I, Miyake E, Hasegawa Y, Mogi M, Mitani A.
  • Journal Title: PeerJ Volume: 5 Pages: e2999,
  • DOI: 10.7717/peerj.2999.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] F-spondin negatively regulates dental follicle differentiation through the inhibition of TGF-β activity. (2017)
  • Author(s): Orimoto A, Kurokawa M, Handa K, Ishikawa M, Nishida E, Aino M, Mitani A, Ogawa M, Tsuji T, Saito M.
  • Journal Title: Arch Oral Biol Volume: 79 Pages: 7-13
  • DOI: 10.1016/j.archoralbio.2017.02.019.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Role of poly(ADP-ribose) polymerase activation in the pathogenesis of periodontitis in diabetes. (2017)
  • Author(s): Adachi K, Miyajima SI, Nakamura N, Miyabe M, Kobayashi Y, Nishikawa T, Suzuki Y, Kikuchi T, Kobayashi S, Saiki T, Mizutani M, Ohno N, Noguchi T, Mitani A, Matsubara T, Naruse K.
  • Journal Title: J Clin Periodontol Volume: 44(10) Pages: 971-980
  • DOI: 10.1111/jcpe.12758.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Angiopoietin-like protein 2 regulates Porphyromonas gingivalis lipopolysaccharide-induced inflammatory response in human gingival epithelial cells. (2017)
  • Author(s): Ohno T, Yamamoto G, Hayashi JI, Nishida E, Goto H, Sasaki Y, Kikuchi T, Fukuda M, Hasegawa Y, Mogi M, Mitani A.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 12(9) Pages: e0184825
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0184825.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Optimizing the reconstruction filter in cone-beam CT to improve periodontal ligament space visualization: An in vitro study. (2017)
  • Author(s): Houno Y, Hishikawa T, Gotoh KI, Naitoh M, Mitani A, Noguchi T, Ariji E, Kodera Y.
  • Journal Title: Imaging Sci Dent Volume: 47(3) Pages: 199-207
  • DOI: 10.5624/isd.2017.47.3.199.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Periodontitis induced by bacterial infection exacerbates features of Alzheimer‘s disease in transgenic mice. (2017)
  • Author(s): Ishida N, Ishihara Y, Ishida K, Tada H, Funaki-Kato Y, Hagiwara M, Ferdous T, Abdullah M, Mitani A, Michikawa M, Matsushita K.
  • Journal Title: NPJ Aging Mech Dis Volume: 3 Pages: 15
  • DOI: 10.1038/s41514-017-0015-x.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Age-related changes of CD4+ T cell migration and cytokine expression in germ-free and SPF mice periodontium. (2017)
  • Author(s): Irie K, Tomofuji T, Ekuni D, Fukuhara D, Uchida Y, Kataoka K, Kobayashi S, Kikuchi T, Mitani A, Shimazaki Y, Morita M.
  • Journal Title: Arch Oral Biol Volume: 87 Pages: 72-78
  • DOI: 10.1016/j.archoralbio.2017.12.007.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nd:YAGレーザーを用いた非外科的歯周治療について (2017)
  • Author(s): 福田光男, 箕浦伸吾, 今田奨, 眞岡淳之, 赤堀康, 多湖準, 三輪晃資, 青木恒宏, 渡辺智久, 丁群展, 三谷章雄
  • Journal Title: 日レ医誌 Volume: 38(2) Pages: 137-143
  • DOI: https://doi.org/10.2530/jslsm.jslsm-38_0021
• [Journal Article] 歯周病における組織破壊に関する免疫学的考察 (2017)
  • Author(s): 菊池 毅, 岡部 猪一郎, 岡田 康佑, 大野 祐, 後藤 久嗣, 藤村 岳樹, 菱川 敏光, 山本 弦太, 福田 光男, 三谷 章雄
  • Journal Title: 日歯周病会誌 Volume: 59(4) Pages: 185-190
  • DOI: https://doi.org/10.2329/perio.59.185
• [Presentation] 歯周病病態におけるTh17細胞に対するIL-35の役割についての基礎的検討 (2017)
  • Author(s): 岡田康佑, 藤村岳樹, 菊池 毅, 相野 誠, 神谷洋介, 伊澤有郎, 後藤久嗣, 岩村侑樹, 岡部猪一郎, 三宅永莉子, 長谷川義明, 茂木眞希雄, 三谷章雄
  • Organizer: 第60回春季日本歯周病学会学術大会
• [Presentation] ：歯周炎と全身疾患(糖尿病・関節リウマチ)に共通するリスク遺伝子の解析 (2017)
  • Author(s): 小林哲夫, 木戸淳一, 石原裕一, 大森一弘, 三谷章雄, 高柴正悟, 永田俊彦, 吉江弘正
  • Organizer: 第60回春季日本歯周病学会学術大会
• [Presentation] 糖尿病誘導ラットにおけるインスリン投与が実験的歯周炎に及ぼす影響 (2017)
  • Author(s): 西川 徹，成瀬桂子，中村信久，足立 圭，鈴木佑基，菊池 毅，本田雅規，松原達昭，三谷章雄
  • Organizer: 第146回春季日本保存学会
• [Presentation] Porphyromonas gingivalisバイオフィルムに対してインドシアニングリーン封入ナノ粒子への半導体レーザー照射がもたらすaPDT効果について (2017)
  • Author(s): 佐々木康行, 林 潤一郎, 岩村侑樹, 岡田康佑, 藤村岳樹, 西田英作, 相野 誠, 菊池 毅, 山本浩充, 三谷章雄, 福田光男
  • Organizer: 第29回日本レーザー歯学会学術大会
• [Presentation] 「軟組織治療におけるレーザーイノベーション」超高齢社会に対応するこれからのaPDTとは (2017)
  • Author(s): 三谷章雄
  • Organizer: 第29回日本レーザー歯学会学術大会
  • Invited
• [Presentation] Porphyromonas gingivalisバイオフィルムに対するインドシアニングリーン封入ナノ粒子と半導体レーザー照射によるaPDTの殺菌効果について (2017)
  • Author(s): 佐々木康行, 林潤一郎, 岩村侑樹, 藤村岳樹, 岡田康佑, 大野 祐, 後藤亮真, 相野 誠, 西田英作, 山本弦太, 菊池 毅, 三谷章雄, 福田光男
  • Organizer: 第147回日本歯科保存学会学術大会
• [Presentation] アンジオポエチン様タンパク２は歯肉上皮細胞において炎症反応を遷延化させる (2017)
  • Author(s): 大野 祐, 山本弦太, 林 潤一郎, 西田英作, 後藤久嗣, 佐々木康行, 菊池 毅, 長谷川義明, 茂木眞希雄, 福田光男, 三谷章雄
  • Organizer: 日本歯周病学会60周年記念京都大会
• [Presentation] 初診患者の喫煙に関する認知と歯周病態との関係-9歯科診療所における調査から禁煙支援を考える- (2017)
  • Author(s): 竹市幸代，稲垣幸司，犬飼順子，平井秀明，黒栁隆穂，梅村昌孝，高阪利美，大野友三，三谷章雄
  • Organizer: 日本歯周病学会60周年記念京都大会
• [Presentation] 慢性歯周炎患者に対するチームアプローチによる28年にわたる長期症例報告 (2017)
  • Author(s): 加藤万里，稲垣幸司，安藤和枝，森智恵美，日比麻未，小澤奈央，菊池 毅，三谷章雄
  • Organizer: 日本歯周病学会60周年記念京都大会
• [Presentation] 波歯ブラシを用いた歯周病実習に関するアンケート調査 (2017)
  • Author(s): 白川 哲, 長野孝俊, 五味一博, 大塚秀春, 林 丈一朗, 申 基喆, 藤村岳樹, 菊池 毅, 三谷章雄, 両角祐子, 佐藤 聡, 佐故竜介, 中村 卓, 吉成伸夫
  • Organizer: 日本歯周病学会60周年記念京都大会
• [Presentation] 歯周病関連細菌Porphyromonas gingivalisにおけるMfa5のMfa1線毛形成における役割 (2017)
  • Author(s): 飯島由羅, 長谷川義明, 菊池 毅, 三谷章雄
  • Organizer: 日本歯周病学会60周年記念京都大会