2020 Fiscal Year Research-status Report

Elucidation of mechanism for periodontal regeneration via exosome and application for periodontal regenerative therapy

Research Project

Project/Area Number	20K09975
Research Institution	Hiroshima University
Principal Investigator	岩田倫幸広島大学, 病院(歯), 助教 (30418793)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	水野智仁広島大学, 病院(歯), 講師 (60325181)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	歯周組織再生 / 間葉系幹細胞 / エクソソーム / microRNA
Outline of Annual Research Achievements	歯周組織再生治療法の１つであるMSC移植において、MSCは移植局所に存在する歯周組織構成細胞との直接接触またはエクソソームなどの分泌因子を介した間接接触によって、細胞分化を含めた細胞機能の制御を受ける。さらに、MSCがエクソソームを分泌することにより周囲の歯周組織構成細胞と協調しながら歯周組織再生に至ると考えられる。しかし、歯周組織構成細胞が分泌する因子に関しては、構成要素および移植局所でのMSC細胞機能へ及ぼす影響について未だ不明な点が多い。本研究では、歯周組織構成細胞から分泌されるエクソソーム（歯周組織エクソソーム）が移植されたMSCの移植局所における細胞機能制御に対して重要な役割を果たすことを明らかにするとともに、歯周組織エクソソームおよびMSCから分泌されるエクソソーム（MSCエクソソーム）を応用することによって、歯周組織構成細胞と協調した効果的な歯周組織再生を実現することである。本年度は、その前段階として、歯周組織構成細胞は産生する液性因子に焦点を当て、以下の内容を実施した。 1. 歯周組織構成細胞が発現する特徴的因子の同定：歯周組織構成細胞において、遺伝子発現を網羅的に解析および同定した。 2. MSCの歯周組織構成細胞への骨分化に対する因子の検討：歯周組織構成細胞とMSCを共培養することによって、MSCが誘導される遺伝子の同定および骨分化を評価した。得られた結果の概要は以下の通りである。 1. 歯周組織構成細胞である歯周靭帯細胞および歯肉線維芽細胞において、特徴的な発現パターンを示すmRNAおよびmicroRNAが同定できた。 2. MSCと歯周靭帯細胞または歯肉線維芽細胞との共培養によって、それぞれで特徴的に誘導されるmicroRNAが同定され、骨分化に対する影響も確認された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 当初の予定では、歯周組織エクソソームに着目して、エクソソーム内特徴的因子の同定およびMSCの分化に対する影響を検討する予定であったが、諸事情および世界的な状況変化から研究推進のために必要な資材の供給が不安定となっていたため、予定を変更して、歯周組織エクソソームのみに焦点を当てず、歯周組織構成細胞が発現する因子および産生するエクソソームを含む液性因子に着目せざるを得なくなった。変更後に関しては、おおむね順調であるが、当初の予定が推進できなかったため、「やや遅れている」と判断した。
Strategy for Future Research Activity	令和２年度に実施できなかった歯周組織エクソソームに関しての研究を最優先で行なう予定である。具体的な内容は、令和２年度の進捗状況を踏まえて、当初の予定を変更した上で、以下の通り予定している。＜2021年度＞ 1. 歯周組織エクソソーム内特徴的因子の同定：歯周組織構成細胞の培養上清からエクソソーム内RNAおよびタンパク質を分離し、遺伝子発現およびタンパク質発現を網羅的に解析・同定する。 2. MSCの歯周組織構成細胞への分化に対するエクソソームによる影響の検討：歯周組織構成細胞から産生されるエクソソームをMSCに作用させ、歯周組織構成細胞（骨・セメント質または歯周靭帯細胞）への分化を評価する。 2.エクソソーム発現制御因子の検討：MSCにサイトカインまたは低酸素などで刺激し、分泌されるエクソソーム内因子への影響を検討する。＜2022年度＞　1. 任意の遺伝子・タンパク質の導入したMSC産生エクソソームの作製：MSCが分泌するエクソソームを単離し、任意の遺伝子およびタンパク質を導入して歯周組織構成細胞への分化に効果的なエクソソームを作製する。導入する遺伝子またはタンパク質は、歯周組織エクソソーム内特徴的因子または歯周組織構成細胞に特徴的な遺伝子を基に検討する。2. MSC産生エクソソームによる歯周組織構成細胞への分化および歯周組織構成細胞への影響の検討：種々の制御因子により誘導、または任意遺伝子・タンパク質を導入したMSC産生エクソソームをMSCに作用させて歯周組織構成細胞（骨・セメント質または歯周靭帯細胞）への分化を評価する。
Causes of Carryover	当初の実験計画からの進捗状況がやや遅れていたこと、および残額がわずかであったことから、当該助成金の差額に対して、適切な研究消耗品などが確認できなかったため、次年度（令和３年度）使用額とした。今回の次年度使用額と次年度交付額を合算した上で、予定している研究が遅延なく進行できるように適切な研究消耗品などに対して使用する予定である。