2018 Fiscal Year Research-status Report
Effect of mechanical stimulation on bone qualtiy around implant based on coupling factors
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18K17151
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
右藤 友督 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 助教 (10816680)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | インプラント / 荷重 / 骨細胞 / 骨芽細胞 / コラーゲン / 骨質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，ラット上顎骨に埋入されたインプラントへの規則的な繰返し荷重が，インプラント周囲の骨質に与える影響とその制御分子を明らかにすることである．
9週齢Wistar系ラットの上顎第一臼歯を抜歯し，4週間後にチタン製スレッドタイプインプラントを埋入した．埋入3週間後より片側のインプラントに規則的な繰返し荷重（10N，3Hz，1800回/2回/週）を5週間付与して屠殺した（荷重群：n=7）．対側は荷重を付与せず非荷重群とした（n=7）．MicroCTによる三次元的骨構造解析から，荷重はインプラント周囲の骨量を変化させず，骨密度を有意に増大させることが分かった．また組織形態学的解析の結果，荷重は海綿骨領域の骨細胞数，骨芽細胞数を有意に増大させることが明らかとなった．免疫組織学的解析では，長管骨における荷重応答性タンパクとして知られるSclerostinの免疫染色を行い，産生量の定量解析を行った結果，荷重群と非荷重群で有意な差は認められなかった．このことから，顎骨における荷重応答は長管骨と異なる可能性が示唆された．
更に，荷重付与30分後にラットを屠殺し，得られたインプラント周囲骨組織から遺伝子抽出を行い，定量qPCRによる遺伝子発現解析を行った．その結果，荷重は骨細胞関連遺伝子のPodplaninとMEPEの発現を上昇させていた．
顎骨における特異的な荷重応答性を明らかにし，歯科インプラント治療の荷重プロトコルならびに長期的安定の条件を構築する基盤として本研究の意義があると考えられる．
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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
ラットの第一臼歯抜歯，インプラント埋入ならびに荷重付与の手技は既に確立しており，問題なく動物実験を行うことができた．屠殺して得られた骨組織の解析については，骨質の変化を確認するためにマイクロCTによる3次元的骨構造解析とHE染色，TRAP染色，Runx2免疫染色を行った．定量ｑPCRによる遺伝子発現解析を行うために，凍結した骨組織を粉砕すると同時に埋入されているインプラントの除去を行い，インプラント周囲骨組織に存在する遺伝子抽出を行った．ハウスキーピング遺伝子と目的の遺伝子発現が確認されたことから、今後も同様の手技で遺伝子発現解析を行うことが可能であると判断した．
遺伝子発現解析の結果と，組織形態学的解析の結果より，骨質改変に関わる遺伝子の発現から骨質制御タンパクの産生，骨質の変化に至るまでの経時的な変化を検索する必要性が再確認された．そこで同様の手技を用いてインプラント埋入を行い，荷重をこれまでの5週間よりも短い2週間付与した実験モデルを作成して解析を行うこととなった．現在この2週間荷重実験は終了し，解析作業を行っている．この解析結果を踏まえ，必要ならば更に荷重付与期間を細分化することも検討する．
経時的な骨質変化を検索するための追加実験を行うこととなったが，骨質制御候補分子の選択方法に変更はない．以上より本研究はここまでおおむね順調に進展していると考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31年度の推進方策：前年度の計画通りに作成された5週間荷重モデルに加え，追加となった2週間荷重モデルのサンプルを使用して荷重応答性の骨質制御遺伝子ならびにタンパクの検索を継続する．候補分子の特異抗体を用いた免疫染色で荷重群，非荷重群におけるタンパク産生を定量解析して比較する．また，遺伝子とタンパクの網羅的解析により候補分子の絞り込みを行い，インプラントを埋入したラットに骨質制御候補分子の阻害剤や中和抗体を投与して荷重付与実験を行う．平成30年度と同様の解析から骨質の適応変化を評価し，最終的には骨質制御を担う可能性が高い分子を2～3個に絞り込む．候補分子の阻害剤や中和抗体は，論文を参考として市販のものを使用する．
令和2年度の推進方策：平成31年度の研究で絞り込まれた候補分子は，更に荷重付与後からRNA干渉技術によりノックダウンを行い，これまでと同様の骨質評価から骨質制御分子の同定に挑む．候補分子のノックダウンには遺伝子導入薬剤とsiRNAの混合液をインプラント近傍の上顎骨内に注射投与する方法を用いる．
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| Causes of Carryover |
消耗品価格の変動により，計画通りの物品購入を行った結果見積よりも安価に購入できた消耗品があった．これにより生じた次年度使用額42,604円は，H31年度の消耗品購入に使用予定です．購入予定品目は計画書の通りです．（実験動物，実験用インプラント，生化学的試薬，分子生物学的試薬）
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