2022 Fiscal Year Research-status Report
歯周組織オルガノイド併用による調和のとれた自家歯牙移植法の開発
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20K18771
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| Research Institution | Fukuoka Dental College |
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Principal Investigator |
安永 まどか 福岡歯科大学, 口腔歯学部, 講師 (80845264)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 歯周組織オルガノイド / 自家歯牙移植法 / 歯根膜幹細胞 / セメント質分化 / ３次元培養 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
歯の欠損に対して有効な治療法の一つに「自家歯牙移植法」がある。しかしながら、実際の歯科臨床においては移植後の骨性癒着、歯根吸収および移植歯の喪失などによる多くの失敗例が報告されている。これは再構築される歯周組織の不調和によると考えられる。本研究では生体の歯周組織を模倣する複合体、すなわち調和の取れた歯周組織オルガノイドの作製実現に向けて研究を進めている。現在まで予備実験を進めている３次元培養法を応用して歯周組織オルガノイドを作製している。しかしながら、実際の単なる歯周組織複合体ではなく、調和の取れる歯周組織複合体を再現できるオルガノイドが必要である。歯周組織の中でもセメント質分化誘導促進については未だ不明である点が多い。本年度はオルガノイドの一部となるセメント芽細胞分化の促進を図るため歯根膜幹細胞を用いて研究を進めた。歯根膜幹細胞を用いてスフェロイド形成、もしくは細胞シートを作製した。その後にコラーゲンゲル内で培養を行い３次元培養を図った。プラスミノゲンアクチベーターインヒビター（PAI-1）を添加し３次元培養で分化能が向上した細胞にセメント芽細胞分化の誘導を図った。実験を繰り返し、歯根膜幹細胞のセメント芽細胞分化促進が図られることを認めた。結果をまとめて、TERMIS-EU 2023(組織工学・再生医療国際学会欧州支部会議)学会で発表を行った。また、セメント質分化誘導の確立のため、セメント芽細胞分化促進能があると報告されているCEMP-1を用いた分化促進法を検討した。歯根膜幹細胞にCEMP-1遺伝子導入を図り、導入後の細胞を細胞シートに形成する研究を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
調書の研究計画では、歯周組織オルガノイド形成のため骨芽細胞、線維細胞、セメント質細胞への分化誘導を確立する予定であった。未だ不明なことが多い、セメント質分化誘導の確立を図った。しかしながら、コロナ対策で実験時間が減少したこと、また細胞の反応性が不安定でありCEMP-1遺伝子導入が未成功となっている。方法は確立できたためさらに実験を進め遺伝子導入を成功させセメント質分化誘導促進を図る。
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| Strategy for Future Research Activity |
PAI-1添加による細胞・分化度の調整法の確立により、作製する歯周組織オルガノイドにセメント質形成促進能が高い細胞群を込みこむことが可能と思われる。また、セメント質分化誘導促進となる遺伝子導入を進める。セメント質誘導が高い場合、移植歯と受容組織との間に歯根表面のセメント質-歯根膜-歯槽骨の連結が可能になると予測できる。今後の展開としては、分化度を調整した歯周組織構成細胞を用いた歯周組織オルガノイドの作製を主体として研究を進めたいと考える。オルガノイドの作製は、セメント芽細胞・歯根膜細胞・骨芽細胞それぞれの分化促進を図った細胞シートを用いて、３層サンドイッチ形態の細胞シートを作製する。さらにスフェロイド体を形成。スフェロイドにはシートを構成する３細胞に加えて、栄養補給を司る血管内皮細胞も含む形態とする。そして、これらのシートとスフェロイドをコラーゲン・ゲルで培養して歯周組織オルガノイドを作製する。作製されたオルガノイドの機能は、形態標本を作製して細胞群の極性配列を確認する。さらに、機能の確認はオルガノイドを短期間培養して歯周組織複合体を模倣できているかを生化学的および形態学的に検証する。最終的には、調和の取れたオルガノイドを併用した”歯の移植法”を開発する。具体的にはラットを用いて抜歯後、受容側にオルガノイド含有コラーゲン・ゲルを埋入する。ゲル埋入後、 移植歯をゲルが含まれた受容側に移植する。コントロールは受容側の未処理群を用いる。移植後の評価は、micro-CTおよび組織標本により歯周組織の修復状態および歯根吸収の程度などから検討する。以上のことから、歯周組織オルガノイドを併用した調和の取れた自家歯牙移植法の開発を目指す予定である。
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| Causes of Carryover |
本年度は他の研究費からの助成を受けていたことに加えて、コロナにより研究時間が減少して物品購入が少なかったこと、また細胞反応が安定せずに遺伝子導入が遅延したためその後の研究が捗らなかった。やや研究の進捗状況が遅れているために、オルガノイド作製に使用する培養試薬および器具などに費用が掛かると予想され、繰越分で充足できると考えている。
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