分子標的治療による歯牙再生に関するトランスレーショナルリサーチ

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25463081
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 高橋 克 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (90314202)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清水 章 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (00162694) ; 別所 和久 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90229138) ; 菅井 学 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (90303891)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 歯の再生 / 分子標的治療 / USAG-1 / BMP7 / C/EBPβ

Outline of Annual Research Achievements

過剰歯とは正常な歯数以上に存在する歯を指し、ヒトでは、通常は抜歯の適応となる疾患である。発症頻度は乳歯では0.1%以下であるのに対し、永久歯では約3%と高く、加齢変化もその要因の1つと考えられていた。歯数制御による歯の再生医療を目指し、過剰歯を有する種々の遺伝子欠損マウスの解析により、その分子機構の一端を明らかにしてきた。 Runx2-/-が胎生致死であるためCebpb-/-/Runx2+/-を用いて上顎切歯部での過剰歯の形成について解析した。組織幹細胞のひとつであるエナメル上皮幹細胞のステムセルエイジングが過剰歯形成を引き起こすことを示唆する以下の興味深い研究結果を見出した。
(1)Runx2+/-においては胎生期の上顎切歯歯胚に浸透率78％でbuddingを生じ、buddingにエナメル上皮幹細胞マーカーであるSox2陽性細胞が充満していることを見出した。Cebpb-/-/Runx2+/-ではさらにbuddingが伸長し、浸透率も100%となった。しかし、過剰歯の形成には至らずbuddingは退化消失した。
(2)Cebpb-/-マウスにおいては生後3か月以降に野生型マウスに比べて有意に上顎切歯のapical budの縮小とエナメル上皮幹細胞数の減少を認めた。さらにapical bud近傍で異所性エナメル質の増生を認めた。
(3)Cebpb-/-/Runx2+/-マウスは、生後3か月以降に初めて上顎切歯のapical bud近傍に過剰歯の形成を認めた。
Cebpb-/-マウスにおいては、apical bud近傍でエナメル上皮幹細胞がステムセルエイジングにより、未分化性を維持できなくなった。その結果、エナメル上皮幹細胞がエナメル質を分泌するエナメル上皮細胞へと分化し、apical bud近傍に異所性にエナメル質の増生を引き起こしたのではないかと考えられた。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初の研究計画に沿って、遺伝子欠損マウスを用いた歯数制御および歯の大きさの分子メカニズムの解析を行っていたところ、当初計画よりも進展があったため、平成２７年度に施行する予定であったCEBP/β欠損マウスを利用し、もう１つの歯数増加のメカニズムである歯原上皮幹細胞の局所での上皮間葉誘導による歯牙再生を目指した研究を行った。

Strategy for Future Research Activity

平成２７年度に施行する施行する予定であったCEBP/β欠損マウスを利用し、もう１つの歯数増加のメカニズムである歯原上皮幹細胞の局所での上皮間葉誘導による歯牙再生を目指した研究をすでに平成２６年度中に開始しているが、平成２７年度中も引き続き行うことが必要である。また哺乳類の基本歯式を有する実験動物を用いたin vivo で歯数を増加させるシステムの確立に関する研究も開始する。研究が当初計画どおりにすすまないときの対応として、遺伝性歯牙欠損症に対して有効な治療の手掛かりを探るため，歯牙欠損を呈するモデルマウスとしてRunx2遺伝子欠損マウスを用い，これまでにわれわれが報告してきた過剰歯を認めるUSAG-1遺伝子欠損マウスと交配させ，歯の形成が回復するかどうか，形態学的解析を行う．

Causes of Carryover

当初の研究計画に沿って、遺伝子欠損マウスを用いた歯数制御および歯の大きさの分子メカニズムの解析を行っていたところ、当初計画よりも進展があったため、平成２７年度に施行する予定であったCEBP/β欠損マウスを利用し、もう１つの歯数増加のメカニズムである歯原上皮幹細胞の局所での上皮間葉誘導による歯牙再生を目指した研究を行ったそのため前倒し支払請求を行ったが、予定していた金額ほど。研究費を使用しなかったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

今年度に研究の進行にあわせて使用する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Application of anti-BMP antibodies to immunohistochemical examination of fibrous dysplasia (2015)
  • Author(s): Kiso, H., Takahashi, K., Kang, Y., Sakata-Goto, T., Huang, B., Tsukamoto, H. Nakashima, Y. and Bessho, K
  • Journal Title: J Oral Maxillofac Surg Med Path, Volume: 27 Pages: 106-111
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Tooth loss and atherosclerosis: The Nagahama study (2015)
  • Author(s): Asai, K., Yamori, M., Yamazaki, T., Nakano-Araki, I., Yamaguchi, A., Takahashi, K., Sekine, A., Matsuda, F., Kosugi, S., Nakayama, T. and Bessho, K
  • Journal Title: J Dent Res Volume: 94 Pages: 52S-58S
  • DOI: 10.1177/0022034514559127
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mitochondrial function provides instructive signals for activation-induced B cell fates (2015)
  • Author(s): Kyoung-Jin Jang, Hiroto Mano, Koji Aoki, Tatsunari Hayashi, Yukiko Nambu, Eri Hara, Katsu Takahashi, Katsuhiko Itoh, Shigeru Taketani, Kazuhiko Igarashi, Akira Shimizu and Manabu Sugai
  • Journal Title: Nature Commun Volume: 6 Pages: 6750
  • DOI: 10.1038/ncomms7750
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Interactions between BMP-7 and USAG-1 (uterine sensitization-associated gene-1) regulate supernumerary organ formations. (2014)
  • Author(s): Kiso, H., Takahashi, K., Saito, K., Togo, Y., Tsukamoto, H., Huang, B., Sugai, M., Shimizu, A., Tabata, Y., Economides, AN., Slavkin, HC., Bessho, K.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 9 Pages: e96938
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0096938
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Prospective signs of cleidocranial dysplasia in Cebpb deficiency, (2014)
  • Author(s): Boyen Huang, Katsu Takahashi, Ernest A. Jennings, Pongthorn Pumtang, Honoka Kiso, Yumiko Togo, Kazuyuki Saito, Sugai M, Akira A, Shimizu A, Kazuhisa Bessho
  • Journal Title: J Biomed Sci, Volume: 21 Pages: 44
  • DOI: 10.1186/1423-0127-21-44.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The effect of nicotine on osteoinduction by recombinant human bone morphogenetic protein-2. (2014)
  • Author(s): Tamura, K., Togo, Y., Kaihara, S., Hussain, A., Takahashi, K., and Bessho, K.
  • Journal Title: Int J Oral Maxillofac Surg Volume: 43 Pages: 1022-1029
  • DOI: 10.1016/j.ijom.2014.02.014
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Recent clinical evidence of bisphosphonate-related osteomyelitis of the jaw for the risk, prevention and treatment (2014)
  • Author(s): Yamazaki, T., Takahashi, K., Bessho, K.
  • Journal Title: Reviews on Recent Clinical Trials Volume: 9 Pages: 37-52
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Magnesium calcium phosphate / β-tricalcium phosphate incorporation into gelatin scaffold, in vitro comparative study (2014)
  • Author(s): Hussain, A., Bessho, K. Takahashi, K., and Tabata, Y
  • Journal Title: J Tissue Eng Regen M. Volume: 8 Pages: 919-924
  • DOI: 10.1002/term.1596
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 遺伝性歯牙欠損症に関連した，歯の再生に向けたRunx2とUSAG-1を標的遺伝子とした遺伝子欠損マウスの解析 (2014)
  • Author(s): 喜早ほのか・高橋克・ 東郷由弥子・ 斎藤和幸・ 塚本容子・ 別所和久
  • Organizer: 第５９回 日本口腔外科学会総会
  • Place of Presentation: 幕張
  • Year and Date: 2014-10-17 – 2015-10-19
• [Presentation] C/EBPβとRunx2を用いた歯の再生へ向けた基礎的研究 (2014)
  • Author(s): 斎藤和幸・ 高橋克・ 喜早ほのか・東郷由弥子・ 塚本容子・ 永田昌毅、
  • Organizer: 第５９回 日本口腔外科学会総会
  • Place of Presentation: 幕張
  • Year and Date: 2014-10-17 – 2014-10-19
• [Book] Feasibility of Molecularly targeted therapy for tooth regeneration: New Trends in Tissue Engineering and Regenerative Medicine- Official Book of the Japanese Society of Regenerative Medicine (2015)
  • Author(s): 3.Takahashi, K., Kiso, H., Saito, K., Togo, Y., Tsukamoto, H., Huang, B. and Bessho, K.
  • Total Pages: 11
  • Publisher: In Tech
• [Remarks] 京都大学医学研究科口腔外科
  • URL: http://www.med.kyoto-u.ac.jp/organization-staff/research/doctoral_course/r-057/
• [Remarks] 京都大学医学部附属属病院歯科口腔外科
  • URL: http://www.kuhp.kyoto-u.ac.jp/~oral_surg/Oral_Surg_index.html