乳歯・永久歯歯髄幹細胞のキャラクタライズと多角的保存再生療法へのパラダイムシフト

• Project/Area Number: 21390507
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Conservative dentistry
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 山田 陽一 Nagoya University, 医学部附属病院, 助教 (20345903)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上田 実 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (00151803) ; 日比 英晴 名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (90345885) ; 山本 朗仁 名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (50244083) ; 國貞 隆弘 岐阜大学, 医学系研究科, 教授 (30205108) ; 春日 敏宏 名古屋工業大学, 工学系研究科, 教授 (30233729)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000); Fiscal Year 2011: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2010: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2009: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
• Keywords: 再生医療 / 幹細胞 / 歯髄 / 乳歯 / 歯内療法 / 骨再生

Research Abstract

昨年度に引き続き、低侵襲に採取可能な歯髄幹細胞を用いた新規細胞治療法の開発を目指し、以下の研究を行った。ヒト乳歯由来歯髄幹細胞(SHED)の細胞特性を明らかにするため、DNAマイクロアレイ法を用いて、SHEDと骨髄由来間葉系幹細胞(BMMSCs)の遺伝子発現プロファイルを比較検討した。パスウェイ解析の結果、BMP receptor signalingに関わるパスウェイがSHEDで有意に変動していた。また、BMP刺激によりSHEDにおいてのみBMP4の顕著な上昇を認め、BMMSCsと比較してSHEDにおいてRunx2、DSPP等の硬組織形成関連遺伝子発現が有意に高いことが示された。このことより、BMP4がSHEDの硬組織形成における遺伝子制御メカニズムに重要な役割を果たしている可能性が示唆された。また、イヌ骨欠損モデルを用いた骨再生に関する研究では、乳歯、永久歯歯髄細胞移植群においてBMMSCs移植群と同様に良好な骨組織再生が確認された。移植部位へのインプラント埋入を行ったところ、再生骨とインプラントとの骨結合率が良好であったことから、骨欠損部への歯髄幹細胞移植が咬合機能回復に有用である可能性が示された。ラットを用いた神経再生研究では、SHEDが脊椎完全切断によるアポトーシスを抑制し軸索伸長を促進することで運動機能回復を促すことが明らかとなった。さらに臨床応用の実用化に向けて、新規バンキングシステムの開発に関する研究を行った。SHEDをCaCO_3とglucono-δ-lactoneを用いてゲル化したアルギン酸ゲルに含有させ、凍結保護剤を用いて凍結した。ethylene glycol、sucrose、polyvinyl pyrrolidoneを用いた条件下での細胞生存率は既存の凍結保護剤より高く、凍結前後において細胞特性は良好に保持されていた。以上の結果より、乳歯および永久歯の歯髄は、骨髄に代わり次世代を担う有用な幹細胞源であり、新規バンキングシステムを用いてより効率的かつ汎用性の高い細胞治療法が実現される可能性が示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Human Deciduous Teeth Dental Pulp Cells (hDPC) with Basic Fibroblast Growth Factor (b-FGF) Enhance Wound Healing of Skin Defect (2011)
  • Author(s): Nishino, Y
  • Journal Title: J Craniofac surg Volume: (In press,In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stem cells from human exfoliated deciduous teeth (SHED) enhance wound healing and possibility of novel cell therapy. (2011)
  • Author(s): Nishino, Y
  • Journal Title: Cytotherapy Volume: (In press,In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of the Wnt signaling pathways during cell culture of human mesenchymal stem cells for efficient bone regeneration. (2011)
  • Author(s): Katagiri, W
  • Journal Title: Oral science Int Volume: (In press,In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Periodontal perspectives from Asia : Current and future periodontal tissue engineering. (2011)
  • Author(s): Izumi, Y
  • Journal Title: Periodontol 2000 Volume: (In press,In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Promising cell-based therapy for bone regeneration using stem cells from deciduous teeth, dental pulp, and bone marrow. (2010)
  • Author(s): Yamada, Y
  • Journal Title: Cell Transplant Volume: (Epub ahead of print,Epub ahead of print)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 近未来の歯科医療を考える再生医療とインプラント (2010)
  • Author(s): 山田陽一
  • Journal Title: 岐歯新報 Volume: 771 Pages: 44-49
• [Journal Article] A feasibility of useful cell-based therapy by bone regeneration with deciduous tooth stem cells, dental pulp stem cells, or bone marrow-derived mesenchymal stem cells for clinical study using tissue engineering technology. (2010)
  • Author(s): 山田陽一
  • Journal Title: Tissue Eng Part A (Epub ahead of print)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bone regeneration with self-assembling peptide nanofiber scaffolds in tissue engineering for osseointegration of dental implants. (2010)
  • Author(s): Kohgo, T
  • Journal Title: Int J Periodont Rest (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 下顎無歯顎高度歯槽骨萎縮症例にインプラントを用いて咬合改善を行った1症例 (2010)
  • Author(s): 山田陽一
  • Journal Title: 日本口腔インプラント学会誌 (In press)
  • NAID: 10027087774
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 骨延長法により2次修正をした血管柄付き肩甲骨による下顎再建の1例 (2010)
  • Author(s): 日比英晴
  • Journal Title: 日本口腔外科学会誌 56 Pages: 23-27
  • NAID: 10027842085
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2010)
  • Author(s): 山田陽一
  • Journal Title: 実験医学 再生医療の最前線2010 第3章 幹細胞の分化誘導と臨床応用 歯髄幹細胞の再生医療における可能性(羊土社) Pages: 127-133
• [Journal Article] Stem Cell Proliferation Pathways Comparison Between Human Exfoliated Deciduous Teeth and Dental Pulp Stem Cells by Gene Expression Profile From Promising Dental Pulp (2009)
  • Author(s): 中村さやか
  • Journal Title: J Endod 35(11) Pages: 1536-1542
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Self-assembling peptide nanofiber scaffolds, platelet rich plasma, and mesenchymal stem cells for injectable bone regeneration with tissue engineering. (2009)
  • Author(s): Yoshimi, R
  • Journal Title: J Craniofac Surg 20(5) Pages: 1523-1530
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Injectable soft-tissue augmentation by tissue engineering and regenerative medicine with human mesenchymal stem cells, platelet-rich plasma, and hyaluronic acid scaffolds. (2009)
  • Author(s): Okabe, K
  • Journal Title: Cytotherapy 11(3) Pages: 307-316
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 総説 : 体性幹細胞を用いた顎顔面骨の再生医療 (2009)
  • Author(s): 山田陽一
  • Journal Title: 日本口腔外科学会雑誌 55 Pages: 2-14
• [Journal Article] 歯髄幹細胞による骨再生と臨床応用の可能性 (2009)
  • Author(s): 山田陽一
  • Journal Title: 医学のあゆみ 231 Pages: 8798-8802
• [Journal Article] 体性幹細胞による臨床応用とその展望 (2009)
  • Author(s): 山田陽一
  • Journal Title: 腎と透析 66 Pages: 3297-3305
• [Journal Article] 乳歯幹細胞研究バンク (2009)
  • Author(s): 中村さやか
  • Journal Title: 総合臨床 58 Pages: 33-35
• [Journal Article] (2009)
  • Author(s): 山田陽一
  • Journal Title: 季刊 歯科医療 歯周組織再生医療の分類、基礎と臨床 5)細胞移植(第一歯科出版) Pages: 29-37
• [Journal Article] (2009)
  • Author(s): 山田陽一
  • Journal Title: 口腔と全身疾患,第7編 歯科医学と生命の結びつき 3)歯科医療の再生(iPs、GTR、エムドゲイン、インプラント、全身疾患への応用)(クインテッセンス出版) Pages: 188-192
• [Journal Article] (2009)
  • Author(s): 山田陽一
  • Journal Title: 幹細胞の分化誘導と応用 第2編 幹細胞の特性と制御機構および作製技術 4章 体性幹細胞 1)歯髄幹細胞(エヌ・ティー・エス) Pages: 45-54
• [Journal Article] (2009)
  • Author(s): 山田陽一
  • Journal Title: 幹細胞の分化誘導と応用 第4編 幹細胞の分化誘導と移植技術 3章 再生医療技術 6)乳歯幹細胞を利用した歯の再生医療技術(エヌ・ティー・エス) Pages: 268-275
• [Presentation] A novel clinical innovation for periodontal disease and dental implant treatment by tissue engineering and regenerative medicine (TERM) using stem cell technology. (2010)
  • Author(s): Yamada, Y
  • Organizer: The 96th Annual Meeting of the American Academy of Periodontology
  • Place of Presentation: Waikiki, USA
  • Year and Date: 2010-11-01
• [Presentation] 遺伝子プロファイリングによる骨髄幹細胞と歯髄幹細胞のキャラクタライズスタデイー (2010)
  • Author(s): 原憲史
  • Organizer: 第55回日本口腔外科学会総会
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 2010-10-17
• [Presentation] Cell-based therapy with dental pulp stem cells for bone regeneration. (2010)
  • Author(s): Yamada, Y
  • Organizer: International Association for Dental Research
  • Place of Presentation: Barcelona, Spain
  • Year and Date: 2010-07-17
• [Presentation] Proliferation of SHED and relation to Wnt signaling pathway. (2010)
  • Author(s): Katagiri, W
  • Organizer: International Association for Dental Research
  • Place of Presentation: Barcelona, Spain
  • Year and Date: 2010-07-17
• [Presentation] Optimized study for dental pulp stem cell-based therapy by ready-to-use. (2010)
  • Author(s): Umemura, E
  • Organizer: International Association for Dental Research
  • Place of Presentation: Barcelona, Spain
  • Year and Date: 2010-07-16
• [Presentation] Characterization of dental pulp stem cells for mineralized tissue regeneration. (2010)
  • Author(s): Nakamura, S
  • Organizer: International Association for Dental Research
  • Place of Presentation: Barcelona, Spain
  • Year and Date: 2010-07-15
• [Presentation] Transplantation of dental pulp stern cells in spiral cord injury. (2010)
  • Author(s): Sakai, K
  • Organizer: International Association for Dental Research
  • Place of Presentation: Barcelona, Spain
  • Year and Date: 2010-07-15
• [Presentation] 乳歯および永久歯歯髄細胞による骨再生・インプラント治療への応用 (2010)
  • Author(s): 中村さやか
  • Organizer: 第132回日本歯科保存学会春季学術大会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2010-06-04
• [Presentation] 最新の歯周治療の革新-そのコンセプト・技術・器材-組織幹細胞を用いた歯周組織再生治療のパラダイムシフト (2010)
  • Author(s): 山田陽一
  • Organizer: 第53回日本歯周病学会春季学術大会
  • Place of Presentation: 盛岡
  • Year and Date: 2010-05-15
• [Presentation] Cell based therapy on bone regeneration with deciduous tooth stem cells, dentalpulp stem cells, or bone marrow-derived mesenchymal stem cells for clinical study by tissue engineering and regenerative medicine. (2010)
  • Author(s): Yamada, Y
  • Organizer: The third pan pacific symposium on stem cells research
  • Place of Presentation: Taiwan
  • Year and Date: 2010-04-18
• [Presentation] Recent advances of tissue engineering in dentistry (2009)
  • Author(s): 山田陽一
  • Organizer: 17th general assembly, the 32th annual scientific meeting, and dental exhibition of the association for dental sciences of the republic of china
  • Place of Presentation: Kaohsiung, Taiwan
  • Year and Date: 2009-11-29
• [Presentation] Clinical and basic research in tissue-engineered bone regeneration bone regeneration for general implant. (2009)
  • Author(s): 山田陽一
  • Organizer: 2009 annual congress of the academy of oral implantology
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
  • Year and Date: 2009-10-11
• [Presentation] 乳歯・永久歯由来歯髄幹細胞による顎顔面領域再生への可能性 (2009)
  • Author(s): 山田陽一
  • Organizer: 第54回日本口腔外科学会総会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2009-10-10
• [Presentation] ヒト乳歯歯髄由来幹細胞の細胞特性の検討:増殖能とWnt/βカテニン経路の関連 (2009)
  • Author(s): 片桐渉
  • Organizer: 第54回日本口腔外科学会総会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2009-10-10
• [Presentation] 乳歯歯髄幹細胞による皮膚創傷治癒効果の検討 (2009)
  • Author(s): 西野雄大
  • Organizer: 第54回日本口腔外科学会総会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2009-10-10
• [Presentation] 幹細胞を用いた再生医療による新規歯周病治療法のパラダイムシフト-臨床経過から- (2009)
  • Author(s): 山田陽一
  • Organizer: 第52回日本歯周病学会春季学術大会
  • Place of Presentation: 岡山
  • Year and Date: 2009-05-16
• [Presentation] Update of oral and maxillofacial regenerative medicine using stem cell technology. (2009)
  • Author(s): 山田陽一
  • Organizer: The 50th anniversary congress of the Korean association of oral and maxillofacial surgeons
  • Place of Presentation: Seoul, Korea
  • Year and Date: 2009-04-09
• [Presentation] Clinical application using injectable tissueengineered bone for minimally invasive and aesthetic dental implant treatment (2009)
  • Author(s): 山田陽一
  • Organizer: 18th Annual Scientific Meeting of European Association for Osseointegration
  • Place of Presentation: Monaco
• [Presentation] Characterization and possibility of bone regeneration for dental implant using dental pulp stem cells(DPSCs)and stem cells from human exfoliated deciduous teeth(SHED)as novel stem cell origin (2009)
  • Author(s): 中村さやか
  • Organizer: 18th Annual Scientific Meeting of European Association for Osseointegration
  • Place of Presentation: Monaco
• [Presentation] 歯髄幹細胞による再生医療を用いたインプラント治療への応用-乳歯、永久歯歯髄幹細胞による骨再生パラダイムシフト- (2009)
  • Author(s): 山田陽一
  • Organizer: 第39回日本口腔インプラント学会総会
  • Place of Presentation: 大阪
• [Presentation] 歯髄幹細胞による創傷治癒、骨再生医療への展開・乳歯・永久歯歯髄幹細胞の比較 (2009)
  • Author(s): 山田陽一
  • Organizer: 第130回日本歯科保存学会学術大会
  • Place of Presentation: 札幌
• [Presentation] 乳歯および永久歯歯髄細胞の遺伝子発現プロファイルの比較検討 (2009)
  • Author(s): 中村さやか
  • Organizer: 第130回日本歯科保存学会学術大会
  • Place of Presentation: 札幌
• [Book] 実験医学再生医療の最前線2010第3章幹細胞の分化誘導と臨床応用歯髄幹細胞の再生医療における可能性 (2010)
  • Author(s): 山田陽一
  • Publisher: 羊土社
• [Patent(Industrial Property Rights)] 乳歯歯髄幹細胞に特徴的な遺伝子発現群の利用 (2009)
  • Inventor(s): 山田陽一, 中村さやか, 上田実
  • Industrial Property Rights Holder: 名古屋大学
  • Industrial Property Number: 2009-122379
  • Filing Date: 2009-05-20