2015 Fiscal Year Research-status Report
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26670880
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
福本 敏 東北大学, 歯学研究科(研究院), 教授 (30264253)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 歯の再生 / ３次元培養 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで歯の再生は、人工的に歯胚を作成し、その人工歯胚を移植することで再生が試みられてきた。しかしながらこの手法では、胎児組織を利用することの倫理的な問題や、大型臓器を形成することな困難であることの問題を回避することができない。したがって、組織幹細胞やiPS細胞を応用することで倫理的な問題点を改善し、歯関連組織の誘導を試みてきた。
本研究では、大型器官を構築する為の基本技術の開発のために、これまでの２次元培養法から３次元培養を行なう事で、より効率的な組織誘導を実現するものである。昨年度までは、歯原性上皮細胞株であるSF2細胞を、特殊なチャンバーを用いた３次元培養法を用いる事で、エナメル芽細胞の極性科を誘導し、効率的なエナメル芽細胞分化誘導法の開発を試みた。３次元培養は２次元培養と比較してエナメル芽細胞のマーカーであるアメロブラスチンの発現が数倍増強していた。３次元構築した人工的な組織を、各種抗体を用いた免疫染色による組織学的に解析したところ、分泌されたエナメル基質は、KLK-4などの基質分解酵素により分解され、in vivoと同様の基質除去が行われることが分かった。石灰化した３次元培養のスフェアを電子顕微鏡で観察した結果、細胞周囲に石灰化の所見が観察されたが、生体内のエナメル質のように層盤構造は有していなかった。今回作成されたエナメル芽細胞株由来の石灰化組織は、初期において多量のエナメル基質を含有している事から、臨床で利用されているエムドゲインなどのエナメル基質に、さらに石灰か組織が追加された新たな歯周組織再生の為の骨補填材として利用可能であ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
新たな３次元培養により、効率的に歯原性上皮から江間メル基質を含む石灰化組織の誘導が行えるようになってきた。またこの培養系を用いる事で、生体内でのエナメル質の石灰化機構を解明できる可能性が示唆された。歯の再生の為には、人為的な上皮陥入と間葉細胞との相互作用が必要である事から、細胞の３次元構築の方法を工夫する事で、石灰化誘導を行わなくとも、自然に歯関連細胞の分化誘導および石灰化を誘導する事が今後の課題である。当初予定されていた、石灰化物の作成には成功しており、概ね順調に進んでいると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初は細胞を平面培養し、それを力学的なストレスを付与することでの分化誘導促進を想定していたが、上皮細胞に極性を持たせ、３次元培養により細胞間結合を効率よく制御する手法の方が、分化を促進することが判明した。これまでの予備実験より、人為的に細胞間結合を調整することが重要であることが明らかとなったことから、カドヘリンなどの細胞間結合分子の過剰発現や、ギャップ結合の阻害薬剤を利用するなどして、どの細胞間結合による上皮細胞の３次元構築が、エナメル芽細胞の分化誘導に有効であるかを評価し、より効率的な人工エナメルの作成を試みる。
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| Causes of Carryover |
当初予定していた３次元培養過程における包括的な遺伝子スクリーニングに関して、石灰化の亢進により細胞サンプルの抽出が困難であったため、年度内の実施が困難であった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
細胞解析に関する条件設定が行えたことから、本年度実施予定であった解析を次年度に実施する。
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[Journal Article] Plakophilin-1, a Novel Wnt Signaling Regulator, Is Critical for Tooth Development and Ameloblast Differentiation.2016
Author(s)
Miyazaki K, Yoshizaki K, Arai C, Yamada A, Saito K, Ishikawa M, Xue H, Funada K, Haruyama N, Yamada Y, Fukumoto S, Takahashi I.
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Journal Title
PLoS One.
Volume: 11
Pages: e0152206
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Mutant GDF5 enhances ameloblast differentiation via accelerated BMP2-induced Smad1/5/8 phosphorylation.2016
Author(s)
Liu J, Saito K, Maruya Y, Nakamura T, Yamada A, Fukumoto E, Ishikawa M, Iwamoto T, Miyazaki K, Yoshizaki K, Ge L, Fukumoto S.
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Journal Title
Sci Rep.
Volume: 6
Pages: 23670
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
