2020 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of the the method to develop 3D-periodontal ligament from iPS cells, and its application for artificial tooth root
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17H01598
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
前田 英史 九州大学, 歯学研究院, 教授 (10284514)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
友清 淳 九州大学, 大学病院, 講師 (20507777)
長谷川 大学 九州大学, 大学病院, 助教 (20757992)
吉田 晋一郎 九州大学, 大学病院, 助教 (30778866)
濱野 さゆり 九州大学, 歯学研究院, 助教 (40757978)
和田 尚久 九州大学, 大学病院, 教授 (60380466)
杉井 英樹 九州大学, 歯学研究院, 助教 (80802280)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | iPS細胞 / 歯根膜幹細胞 / 人工歯根 / 3Dバイオプリンター / スフェロイド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒト歯根膜幹細胞様細胞株を用いてスフェロイドを作製し、これを3Dバイオプリンターを使ってチューブ状に３次元構築することに成功しており、さらにその中心部にハイドロキシアパタイト棒またはチタン棒を挿入した実験を行い、この構造体が、ハイドロキシアパタイト棒によって歯根膜様の特性の獲得に加えて、セメント質、血管および骨の特性を示すようになることを確認した。チタン棒では、その活性が低く、何も挿入していないコントロールと同程度であった。以上は、Journal of Cellular Physiologyに論文発表した。
また、iPS細胞由来歯根膜幹細胞様細胞誘導に関わるヒト歯根膜細胞由来の細胞外基質の同定については、CAGE法解析結果より得られた候補となる細胞外基質を、各々その誘導能について解析し、発現を抑制すれば、その活性が落ちるが、発現を誘導しても、活性が上昇しないことが判明し、これが複合体から構成される基質である可能性が示唆された。
さらに、このようなヒト歯根膜細胞由来の細胞外基質の解析を進めるため、その発現に関与する転写因子に着目した。CAGE法解析の結果より、iPS由来歯根膜幹細胞様細胞誘導に関与すると考えられる候補因子を８つに絞り、さらにその中の1つが、歯根膜幹細胞様細胞誘導に関与することが明らかとなり、その発現ベクターを作製した。これを過剰発現させた細胞由来の細胞外基質上で、iPS細胞を培養し、歯根膜幹細胞様細胞の誘導が有意に上昇することを明らかにし、学会発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
3Dバイオプリンターの利用について共同研究を行っているサイフューズ社が、コロナ禍およびの機器の入れ替えなどで、スフェロイドを用いた３D培養が進まず、iPS細胞由来歯根膜幹細胞様細胞を用いた研究に遅れが生じている。
一方、iPS細胞由来歯根膜幹細胞様細胞に関わる細胞外基質そのものの同定が遅れているが、その概要は絞られつつある。さらにこのような細胞外基質に関わる転写因子については解析が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
iPS細胞由来歯根膜幹細胞様細胞への分化誘導に関わる、歯根膜細胞由来の細胞外基質の発現に関与すると考えられる転写因子の発現ベクターを用いて、その分化誘導効果について解析する。さらに、iPS細胞由来歯根膜幹細胞様細胞への分化誘導効果のある細胞外基質が、複合体である可能性を示唆する結果を得ており、その成分解析をさらに進め、この２方向から、iPS細胞由来歯根膜幹細胞様細胞への迅速誘導培養法を確立する計画である。
加えて、iPS細胞由来歯根膜幹細胞様細胞のスフェロイドを用いて、3Dバイオプリンターを使ったチューブ状に３次元構築を行う。さらに、ヒト歯根膜幹細胞様細胞株を用いた研究結果より、その中心にハイドロキシアパタイト棒を挿入することで、歯根膜様の特性の獲得に加えて、セメント質、血管および骨の特性を示したことから、iPS細胞由来歯根膜幹細胞様細胞のスフェロイドにおいてもこれを応用し、その効果を明らかにする。最終的に、これを動物に移植し、生体内での歯根膜機能について明らかにする計画である。
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[Journal Article] Expression and function of dopamine in odontoblasts.2020
Author(s)
Fujino S, Hamano S, Tomokiyo A, Itoyama T, Hasegawa D, Sugii H, Yoshida S, Washio A, Nozu A, Ono T, Wada N, Kitamura C, Maeda H.
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Journal Title
J Cell Physiol.
Volume: 235
Pages: 4376-4387
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] MEST Regulates the Stemness of Human Periodontal Ligament Stem Cells.2020
Author(s)
Hasegawa D, Hasegawa K, Kaneko H, Yoshida S, Mitarai H, Arima M, Tomokiyo A, Hamano S, Sugii H, Wada N, Kiyoshima H, Maeda H.
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Journal Title
Stem Cells Int.
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Secreted frizzled-related protein 1 promotes odontoblastic differentiation and reparative dentin formation by regulating Notch signaling in dental pulp cells.2021
Author(s)
Keita Ipposhi, Atsushi Tomokiyo, Taiga Ono, Kozue Yamashita, M, Anas Alhasan, Daigaku Hasegawa, Sayuri Hamano, Shinichiro Yoshida, Hideki Sugii, Tomohiro Itoyama, Marina Ogawa, Hidefumi Maeda
Organizer
Kyudai Oral Bioscience & OBT Research Center Joint International Symposium 2021
Int'l Joint Research
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