2021 Fiscal Year Research-status Report
Challenge for analyzing the dysfunctional mechanism of oral barrier repair via dioxin receptor due to smoking
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21K19602
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
井澤 俊 岡山大学, 医歯薬学域, 准教授 (30380017)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加治屋 幹人 広島大学, 医系科学研究科(歯), 助教 (00633041)
早野 暁 岡山大学, 大学病院, 講師 (20633712)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | ダイオキシン受容体 / 口腔組織修復 / マクロファージ / シグナル伝達解析 / 口腔オルガノイド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、内分泌撹乱物質を含む喫煙が口唇口蓋裂のリスクファクターであることは疫学的にはよく知られた事実であるが、そのメカニズムは十分に明らかにされていない。タバコの煙には発癌性物質が100種類以上含まれていることが知られているが、その中で最も強力な化学物質の一つがベンツピレン（benzo[a]pyrene；B[a]P）である。最近、マクロファージにおけるアリルハイドロカーボン受容体（AhR）シグナルとヘテロ二量体を形成する低酸素応答遺伝子HIF-1が口蓋粘膜の創傷治癒に重要な役割を果たしていることを我々は明らかにしてきた（Sci Rep 2021, IJMS 2021, Oral Dis 2022 すべて責任著者として発表・報告）。そこで今回、マクロファージにおけるB[a]P等が結合するAhRシグナル伝達経路に着目し、喫煙などの外的因子による口蓋粘膜創傷治癒に及ぼす影響について検討した。in vivo実験系としてB[a]Pを経口投与後、野生型マウス及びAhR欠損マウスの口蓋粘膜に創傷を作製後その治癒過程における形態学的観察を行った。in vitro実験系としてマクロファージをB[a]Pで刺激後に遊走能、細胞内シグナル伝達や各種サイトカイン産生能の解析を実施した。タバコ煙中に含まれるB[a]Pを野生型マウスへ経口投与した結果、口蓋粘膜の創傷治癒が遅延していることが肉眼的および病理組織学的解析により明らかとなった。一方でAhR欠損マウスへの投与では口蓋粘膜の創傷治癒に変化を認めなかった。さらに、野生型マウスへのB[a]Pの経口投与群ではM1マクロファージの集積が優位となり、組織修復M2マクロファージの集積は減少していた。以上のことから、B[a]P/AhRシグナル伝達経路により活性化したマクロファージの亜型プロファイルの制御が口蓋粘膜創傷治癒における治療標的となることが示唆された。
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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
最終ゴールは口腔粘膜に特異的な組織修復機構を解明することで、その制御による疾患治療法を創出することである。目標達成のために、本研究課題では外的因子の中でも喫煙や低酸素刺激に着目した解析を行い、AhRやHIF-1を分子標的とした口腔粘膜修復機構の解明基盤の形成を実施中である。研究代表者らはモデルマウスの検体を用いた予備的研究によりヘルパーCD4陽性T細胞中のTh17細胞にAhRが特異的に高発現し、AhRの活性化はTh17細胞のサイトカイン産生の調節ならびにTh17細胞によって惹起される歯周病の病態に関与することをすでに見出している。今後はさらに、研究成果の学会および論文掲載の準備を進めている段階であることから、概ね順調に進展していると考えられるが、より詳細な検討を必要とする。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究代表者によって構築されたマウスの口蓋粘膜創傷治癒モデルや実験的歯周炎モデルマウスを用いた本研究課題で得られた知見や新規細胞または新規因子を、研究分担者の加治屋によって構築された口腔オルガノイドモデルに組み込み、進化型実践口腔オルガノイドモデルを作製しスクリーニング、薬剤効果の検証を実施する。さらには、マウス実験的歯周炎モデルなどの病的状況下での近年同定されたヘルパーT細胞中のTh17サブセット、マクロファージ、樹状細胞の亜型にも焦点を絞り研究分担者の早野と解析を行うことで口腔粘膜の修復を促す統一原理の解明、診断や治療法の開発を最終目標とする。以上の内容の実験を遂行する上ではハード面、ソフト面ともに問題はない。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍で対面での発表を予定していた学会発表がオンライン開催となったため。また、各種シークエンスに提出する予定のマウスのサンプル調製に予想より時間を要したため。マウス口腔粘膜創傷治癒過程のサンプルを使用してシークエンスに提出し、絞り込む予定の病的因子の同定が遅れ、同定遺伝子の機能解析についてもとりかかりがおそくなったため次年度使用額が生じた。細胞内で発現する全転写産物（トランスクリプトーム）解析はマイクロアレイから次世代シークエンスに発展し、さらに近年では空間的位置情報を持つ全トランスクリプトーム解析が可能となってきている。そこで、AhRが生体内の免疫反応のどの段階でTh17 細胞の機能を調節しているかを調べるため、研究代表者によって構築されたマウス口腔粘膜の創傷治癒モデルや実験的歯周炎モデルマウスのサンプルを用いたシングルセル遺伝子解析の解析費として使用を計画している。
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