チタン上のプロテオグリカン層がオッセオインテグレーション獲得に果たす役割の解明
| Project/Area Number |
21K09955
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 57040:Regenerative dentistry and dental engineering-related
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
土屋 周平 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 講師 (20569785)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒田 健介 名古屋大学, 未来社会創造機構, 特任教授 (00283408)
加藤 伸一郎 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 助教 (60836683)
本田 雅規 愛知学院大学, 歯学部, 教授 (70361623)
渋谷 恭之 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (90335430)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 二酸化チタン / オッセオインテグレーション / O結合型糖鎖 / N結合型糖鎖 / プロテオグリカン / 糖鎖 / 生体材料 / 骨 |
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| Outline of Research at the Start |
インプラント治療においてオッセオインテグレーションは必須の現象であるにもかかわらず、その分子メカニズムは明らかにされていない。一方、オッセオインテグレーションを獲得したチタンと骨の界面にある糖鎖はチタン上の石灰化や生体適合性などに影響を与え、オッセオインテグレーション獲得に重要な役割を果たしていると考えられる。本研究の目的は、チタンと骨のPGs層に含まれる糖鎖がオッセオインテグレーションにおける機能を分子生物学的手法で明らかにすることである。その結果、糖鎖を利用した分子マーカーを同定することにより、チタン製インプラント治療の検査項目の開発や成功率の高いインプラント製品の開発を最終目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
O結合型糖鎖をアミノ酸に修飾するキシロシルトランスフェラーゼ（XylT）-１および-2のヒト骨髄由来間葉系幹細胞（BMSCs）の遺伝子発現をRNA干渉技術でノックダウンした。これらの細胞は、チタン板上で培養したところ細胞増殖能、骨形成能、骨形成関連遺伝子発現が有意に低下した。一方、XylT-１および-２遺伝子発現が低下したBMSCsは、IDO、IL-6、IL-10などBMSCsの免疫能に影響を与えることが明らかになった。また、XylT-１および-２遺伝子発現が低下したBMSCsの細胞培養上清をヒト単核球細胞株であるTHP-１からマクロファージへ分化した細胞に添加すると、組織修復型マクロファージの遺伝子発現が対照群と比較して有意に上昇した。さらに、チタン上で培養したBMSCsとHL-60から好中球へ分化した細胞を共培養したところ、XylT-１および-２遺伝子発現が低下したBMSCsは好中球のアポトーシスを対照群と比較して有意に上昇することが明らかになった。
以上の結果から、O結合型糖鎖はチタン上のBMSCsの骨形成能および免疫寛容能に影響を与えることが明らかになった。一方で、XylT-１およびXylT-２は、チタン板上における細胞の接着に影響を与えないことが明らかになった。現在、BMSCsにおけるXylT-１および-２の遺伝子をCRISPER-CAS9を使用してノックアウトし、チタン板上のO結合型糖鎖の構造を解析することを試みている。
また、N結合型糖鎖を合成する糖転移酵素であるSTT3AおよびSTT3Bの遺伝子発現をCRISPER-CAS9でノックアウトし、同様にチタン板上のBMSCsの動態に与える影響を解析している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
N結合型糖鎖の糖転移酵素であるSTT3AおよびSTT3Bのノックアウト細胞作製が困難であり、CRISPER-CAS9のガイドRNAを複数回変更しているため。
また、大学院生および職員のコロナ感染および濃厚接触者認定により休職となり、実験の遂行が遅延したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
表面性状および形状を改変した二酸化チタンは、BMSCsに様々な影響を与えることが知られている。特に水酸化ナトリウムなどでアルカリ処理をした二酸化チタンは、細胞接着能、細胞増殖能、骨形成能が増加することが明らかにされている。しかしながら、これらの現象と二酸化チタン上の糖鎖の変化は明らかにされていない。今後、表面性状、形状を変化させた二酸化チタン上のBMSCsの糖転移酵素の発現の変化を明らかにしていく。
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
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[Journal Article] Two cases of parapharyngeal space tumor resected by a double split mandibular osteotomy technique2022
Author(s)
Kato S, Ijichi K, Fukushima A, Nakamura T, Takashima H, Nabeta T, Miyamoto H, Ishibashi K, Tsuchiya S, Hishida S, Shibuya Y.
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Journal Title
Clinical case reports.
Volume: 10
Issue: 12
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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