唾液分泌障害における唾液腺幹細胞の機能制御メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 20K21688
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分57:口腔科学およびその関連分野
• 研究機関: 昭和大学
• 研究代表者: 美島 健二 昭和大学, 歯学部, 教授 (50275343)
• 研究分担者: 田中 準一 昭和大学, 歯学部, 講師 (40710166) ; 行森 茜 昭和大学, 歯学部, 助教 (60813748)
• 研究期間 (年度): 2020-07-30 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 唾液腺 / 老化 / シングルセル解析 / 唾液腺老化 / scRNAseq / 幹細胞老化 / 幹細胞 / オルガノイド

研究開始時の研究の概要

当該研究では、単一細胞レベルで遺伝子発現を網羅的に解析可能なシングルセル解析技術（scRNA seq）を用いて、老化における唾液腺幹細胞の機能制御因子を同定する。加えて、同定された遺伝子を改変した多能性幹細胞（ES細胞）より誘導した唾液腺オルガノイドを解析することにより老化関連遺伝子の機能を明らかにする。

研究成果の概要

若齢マウス（12週齢）と老齢マウス（94週齢）顎下腺を、それぞれシングルセル解析技術（scRNA seq）を用いて解析した。取得したデータをUMAPにより二次元展開して作製されたプロットは、遺伝子発現の類似性から13クラスターに分類された。次に、既知のマーカー遺伝子の発現に基づきクラスターのアノテーションが行われた。その結果、老齢マウス顎下腺では、若齢マウス顎下腺と比較して腺房細胞の割合が著しく減少していた。一方、間質細胞の割合が増加していることが明らかとなった。さらに、幹細胞老化に関連するFoxo3遺伝子の発現低下が老齢マウス顎下腺において確認された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

唾液腺の老化による唾液分泌障害は、服薬などの要因と相まって重篤な唾液分泌障害をもたらす原因の1つと考えられている。しかしながら、老化に伴う唾液腺細胞の消失とその供給源である唾液腺幹細胞の動態に関する詳細な解析はなされていない。当該研究では、単一細胞レベルで遺伝子発現を網羅的に解析可能なシングルセル解析技術（scRNA seq）を用いて、老化における唾液腺幹細胞の機能制御因子を同定する。加えて、同定された遺伝子を改変した多能性幹細胞（ES細胞）より誘導した唾液腺オルガノイドを解析することにより老化関連遺伝子の機能を明らかにし、幹細胞老化制御分子を標的とした創薬の基盤研究として応用する。

研究成果

• [雑誌論文] Transcriptome profiles associated with human periodontal ligament differentiation. (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuji Takahashi, Rika Yasuhara, Junichi Tanaka Haruhisa Nakano, Koutaro Maki, Kenji Mishima.
  • 雑誌名: J Oral Biosci. 巻: 65(1) 号: 1 ページ: 40-46
  • DOI: 10.1016/j.job.2023.01.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adipose-derived mesenchymal stem cells promote salivary duct regeneration via a paracrine effect. (2023)
  • 著者名/発表者名: Seya Kang, Rika Yasuhara, Rino Tokumasu, Takahiro Funatsu, Kenji Mishima.
  • 雑誌名: J Oral Biosci. 巻: 65(1) 号: 1 ページ: 104-110
  • DOI: 10.1016/j.job.2023.01.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of Snai2 and Notch signaling in salivary gland myoepithelial cell fate. (2022)
  • 著者名/発表者名: Rika Yasuhara, Seya Kang, Tarou Irie, Yo Mabuchi, Satoko Kujiraoka, Akane Yukimori, Shoko Ishida, Junichi Tanaka, Kenji Mishima
  • 雑誌名: Lab Invest. 巻: 102(11) 号: 11 ページ: 1245-1256
  • DOI: 10.1038/s41374-022-00814-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Human induced pluripotent stem cell-derived salivary gland organoids model SARS-CoV-2 infection and replication. (2022)
  • 著者名/発表者名: Junichi Tanaka, Hidenobu Senpuku, Miho Ogawa, Rika Yasuhara, Shintaro Ohnuma, Koki Takamatsu, Takashi Watanabe, Yo Mabuchi, Shiro Nakamura, Shoko Ishida, Tomohiko Sadaoka, Takashi Takaki, Tatsuo Shirota, Toshikazu Shimane, Tomio Inoue, Takayoshi Sakai, Munemasa Mori, Takashi Tsuji, Ichiro Saito, Kenji Mishima
  • 雑誌名: Nat Cell Biol. 巻: 24(11) 号: 11 ページ: 1595-1605
  • DOI: 10.1038/s41556-022-01007-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Immunohistochemical staining patterns of p53 predict the mutational status of TP53 in oral epithelial dysplasia (2022)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Sawada、Shuji Momose、Ryutaro Kawano、Masakazu Kohda、Tarou Irie、Kenji Mishima、Takahiro Kaneko、Norio Horie、Yasushi Okazaki、Morihiro Higashi、Jun-ichi Tamaru
  • 雑誌名: Modern Pathology 巻: 35 号: 2 ページ: 177-185
  • DOI: 10.1038/s41379-021-00893-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Induction of salivary gland-like cells from epithelial tissues transdifferentiated from mouse embryonic fibroblasts (2022)
  • 著者名/発表者名: Katada Ryogo、Tanaka Junichi、Takamatsu Koki、Hata Kenji、Yasuhara Rika、Ohnuma Shintaro、Takakura Ikuko、Nishimura Riko、Shirota Tatsuo、Mishima Kenji
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 586 ページ: 55-62
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.11.064
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Aging-associated stem/progenitor cell dysfunction in the salivary glands of mice (2021)
  • 著者名/発表者名: Takamatsu Koki、Tanaka Junichi、Katada Ryogo、Azuma Kotaro、Takakura Ikuko、Aota Keiko、Kamatani Takaaki、Shirota Tatsuo、Inoue Satoshi、Mishima Kenji
  • 雑誌名: Experimental Cell Research 巻: 409 号: 1 ページ: 112889-112889
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2021.112889
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Application of regenerative medicine to salivary gland hypofunction (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Junichi、Mishima Kenji
  • 雑誌名: Japanese Dental Science Review 巻: 57 ページ: 54-59
  • DOI: 10.1016/j.jdsr.2021.03.002
  • NAID: 210000172902
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sox9 function in salivary gland development. (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanaka J, Takamatsu K, Yukimori A, Kujiraoka S, Ishida S, Takakura I, Yasuhara R, Mishima K.
  • 雑誌名: J Oral Biosci. 巻: 63(1) 号: 1 ページ: 8-13
  • DOI: 10.1016/j.job.2021.01.005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structure of junctional epithelium is maintained by cell populations supplied from multiple stem cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Keisuke、Tanaka Junichi、Aizawa Ryo、Kato-Tanaka Mayu、Ueno Hiroo、Mishima Kenji、Yamamoto Matsuo
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 18860-18860
  • DOI: 10.1038/s41598-021-98398-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] PLAG1 enhances the stemness profiles of acinar cells in normal human salivary glands in a cell type-specific manner (2020)
  • 著者名/発表者名: Goto Yuriko、Ibi Miho、Sato Hirotaka、Tanaka Junichi、Yasuhara Rika、Aota Keiko、Azuma Masayuki、Fukada Toshiyuki、Mishima Kenji、Iri? Tarou
  • 雑誌名: Journal of Oral Biosciences 巻: 62 号: 1 ページ: 99-106
  • DOI: 10.1016/j.job.2020.01.002
  • NAID: 120006955868
  • 査読あり
• [雑誌論文] Engraftment potential of maternal adipose-derived stem cells for fetal transplantation (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawashima Akihiro、Yasuhara Rika、Akino Ryosuke、Mishima Kenji、Nasu Michiko、Sekizawa Akihiko
  • 雑誌名: Heliyon 巻: 6 号: 3 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2020.e03409
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] In vitro three‐dimensional culture systems of salivary glands (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Junichi、Mishima Kenji
  • 雑誌名: Pathology International 巻: 70 号: 8 ページ: 493-501
  • DOI: 10.1111/pin.12947
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 唾液腺の再生医療 (2022)
  • 著者名/発表者名: 美島健二
  • 学会等名: 第9回日本甲状腺学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 唾液腺再生のup to date (2022)
  • 著者名/発表者名: 美島健二
  • 学会等名: 第32回日本口腔内科学会・第33回日本臨床口腔病理学会・第35回日本口腔診断学会 合同学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] 3次元的唾液腺組織の作出とその応用 (2020)
  • 著者名/発表者名: 美島健二
  • 学会等名: 第62回 歯科基礎医学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] マウスES細胞誘導による唾液腺原基オルガノイド形成と再生医療に向けた基礎研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 美島健二
  • 学会等名: 第109回 日本病理学会総会
• [学会発表] 唾液腺再生 (2020)
  • 著者名/発表者名: 美島健二
  • 学会等名: 第74回 日本口腔科学会学術集会
  • 招待講演
• [備考] 昭和大学歯学部 口腔病態診断科学講座 口腔病理学部門 ホームページ
  • URL: http://www10.showa-u.ac.jp/~oralpath/index.html