2018 Fiscal Year Research-status Report
Autophagy-induced bone quality via oteocytes
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17K19770
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
澤瀬 隆 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 教授 (80253681)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
佐々木 宗輝 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 助教 (10706336)
中島 和慶 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 客員研究員 (40707246)
住田 吉慶 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 准教授 (50456654)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | オートファジー / 荷重 / インプラント / 骨細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
歯科領域では、2000年に米国国立衛生研究所が提唱した新規概念の骨質に関する基礎研究がほとんど行われていない。そこで本研究は，荷重に起因する骨質の変化メカニズムをオートファジーの観点から解明することを目的とした。
本年度は、開発済みのラット通常型インプラントと、骨質の変化が誘導されるラット配向型インプラントの両者を用いて実験を行った。ラット上顎両側第一大臼歯を抜歯して3週間後（骨治癒期間）に、通常型もしくは配向型インプラントを両側に埋入した。ランダムに選択された片側のインプラントには繰り返しの規則的荷重を付与し（荷重群）、残りの片側のインプラントには荷重を付与しなかった（対照群）。荷重の付与期間は2週間と5週間に設定し、時系列でラットを屠殺してインプラントを含めた上顎を採取した。前年度は3次元的構造解析や組織形態学的解析が主体であったが、本年度はオートファジー関連分子の免疫組織化学的検索を中心に研究を行った。具体的には、複数のオートファジー関連分子に対する特異抗体を使用して免疫染色を行い、定量解析して骨細胞におけるオートファジー関連分子の変動を観察した。その結果、通常型インプラント周囲骨の荷重群では、2週間後から骨細胞におけるオートファジー関連分子Xが変動することが分かり、5週間後においてその変動は著明となっていた。また、荷重付与5週ではオートファジー関連分子Xに加えてYもまた、対照群と比較して大きく変動することが分かった。このことは、配向型インプラントでも同様に認められたが、通常型インプラントと配向型インプラントの荷重群同士を比較すると、配向型インプラントの方が、インプラント周囲骨組織内の骨細胞で、これらオートファジー関連分子XとYは有意な変動を起こしていた。以上から、この二つの分子XとYが荷重応答性に変化する骨質を制御している可能性が考えられた。
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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、骨質の変化とともに骨細胞内で大きく変動するオートファジー関連分子XとYを見出すことができ、骨質制御に関与する可能性を検討するために大きくステップアップできたと考えられるため、現在までの進捗状況を（2）おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
mTOR阻害薬であるRapamycinを投与してオートファジー増強型モデルを作成する。また、オートファジー関連分子LC3b、Beclin、ULK1が有意に低下する24週以降の雄性ラットを使用して、オートファジー減衰型モデルを作成する。これら2種類のラットの上顎両側第1大臼歯を抜歯して3週間後にインプラントを埋入し、片側には繰り返し荷重を付与して、残りの片側には付与しない実験系を行う。荷重付与2週と5週でラットを屠殺し、インプラントを含む上顎を採取して、3次元的構造解析、組織形態学的解析、免疫組織化学的解析、ならびにオートファジー関連分子XとYの変動を、骨組織（骨細胞）から抽出した遺伝子とタンパク質にて検索する。また、オートファジー関連分子XとYに対するsiRNAを作用させ、XとYが骨質関連分子であることの証明も検討する。
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| Causes of Carryover |
研究費の使用開始時期が遅いため、その分が毎年繰り越されるような形となっている。研究の遅れからではなく、使用開始時期のずれ込みが未使用研究費を生み出している。次年度は最終年度となるため、本年度よりもややスピードを上げて計画通り研究を行う。本年度はウェスタンブロッティング用のオートファジー関連分子に対する抗体を多く必要とするため、繰り越しを含めた全ての基金を残金なく使用可能である。
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