2022 Fiscal Year Research-status Report

歯槽骨の大規模三次元イメージングによる歯牙移動時の歯槽骨改造の解明

Research Project

Project/Area Number	19K19295
Research Institution	Okayama University
Principal Investigator	中條真奈 (橋本真奈) 岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (80824581)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2024-03-31
Keywords	FIB-SEM / 骨細胞 / コラーゲン線維
Outline of Annual Research Achievements	歯科矯正力による歯牙移動時の歯槽骨改造の解明には、歯槽骨内におけるコラーゲン線維を主とする基質成分と細胞成分との相互作用を解明することが重要である。本研究ではナノサイズのコラーゲン線維とマイクロサイズの骨系細胞群を高解像度かつ広範囲に観察し、三次元イメージングを行うことで、歯科矯正力に対する歯槽骨改造を解明することを目的としている。具体的には歯科矯正力を付与したマウス歯槽骨を直交配置型FIB-SEMや共焦点レーザー顕微鏡で観察し、Amiraソフトウェアで解析することを計画している。本年の研究成果により、直交配置型FIB-SEMよりもさらに広範囲の観察が可能なプラズマFIB-SEMを用いて、歯科矯正力を1日間付与したマウス歯槽骨を観察することができた。観察時にFIB加工によりサンプルが破壊されることが数回生じたため、電子染色後の脱水、レジン置換、包埋、重合の過程のプロトコルを見直し、サンプル作製条件の改良を行った。この改良の結果、FIB-SEM観察中にサンプルが破壊されることなく観察が可能となった。また、観察対象であるマウスの上顎第一大臼歯が大きく遠心傾斜していることから、連続SEM観察を続けると観察範囲から観察対象が逸れることが判明した。そこで、レジン包埋したサンプルのトリミング方向や、観察時におけるステージへのサンプルの貼り付け方向、ステージの傾斜を調節することで、約1000枚の連続SEM観察を続けながら観察対象が逸れないように設定を変更した。プラズマFIB-SEMを用いることで、50 nm/voxelと高解像度ながら、観察範囲はおよそ200 μm×100 μm×50 μmと非常に広範囲な領域のデータが取得できた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 当初は直交配置型FIB-SEMでの観察を行う予定であったが、直交配置型FIB-SEMよりも広範囲の観察が可能なプラズマFIB-SEMを使用することとしたため、染色条件や観察条件の検討に時間がかかったことから、進捗状況はやや遅れているとした。
Strategy for Future Research Activity	取得した画像の解析を進めていく。Amiraソフトウェアを用いて細胞群の抽出を行い、細胞体や細胞突起の三次元形態計測を行う予定である。細胞群の抽出には機械学習の応用も検討している。また、解析と同時にコントロールサンプルとして歯科矯正力を付与していないマウス歯槽骨のプラズマFIB-SEMを用いた観察を進める。歯槽骨サンプルは厚みがあるため、レジン重合時にサンプル作製が難しく、これまでFIB加工時にサンプルが破壊されることが多かったことから、今後も必要に応じてサンプルの再作製を行っていく。コントロールサンプルの画像取得後は、歯牙移動サンプルと同様の解析を行い、両者の細胞形態の違いを三次元的に検討する。
Causes of Carryover	当該年度ではサンプルの観察に伴う旅費が発生しなかったため、次年度使用額が発生した。次年度ではデータ解析に伴う解析ソフトの利用や、学会参加に関して研究費を使用する予定である。