| 研究課題/領域番号 |
22H00488
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分57:口腔科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
福本 敏 九州大学, 歯学研究院, 教授 (30264253)
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| 研究分担者 |
吉崎 恵悟 九州大学, 歯学研究院, 助教 (10507982)
山田 亜矢 九州大学, 歯学研究院, 准教授 (40295085)
千葉 雄太 九州大学, 歯学研究院, 助教 (10821986)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2025年度)
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| 配分額 *注記 |
41,990千円 (直接経費: 32,300千円、間接経費: 9,690千円)
2026年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2025年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2024年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2023年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2022年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
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| キーワード | エナメル芽細胞 / 歯の再生 / 歯原性上皮細胞 / 石灰化 / 歯の発生 / エナメル質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
歯の最表層に存在するエナメル質は生体内で最も硬い組織であるが、齲蝕などにより破壊されると再生させることが困難であり、現在は人工物での修復が行われている。一度破壊されたエナメル質を再生させる技術を開発するために、エナメル質の石灰化の分子メカニズムを明らかにすることが本研究の目的である。またiPS細胞などの細胞を用いた歯の再生技術はある程度確立されてきたが、口腔内でのエナメル質再生には細胞を用いない方法で行う必要がある。そこで細胞に依存しないエナメル質再生の基盤技術の確立を目指す。
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| 研究実績の概要 |
生体内で最も硬いエナメル質の再生は、硬組織再生の中でも極めて難しい課題あり、一度喪失したエナメル質は再生は不可能であることから、人工物を用いた修復が行われている。先天的なエナメル質形成不全や、齲蝕等による後天的なエナメル質破壊に対し、新たな治療法としてのエナメル質再生技術は、次世代歯科再生療法として期待される。しかしながらエナメル質形成に関わるエナメル芽細胞分化に関しては未だ不明な部分も多く、特に成熟期エナメル芽細胞の機能に関しては、ほとんど解明されていないのが現状である。そこで本研究では、歯の形成過程における歯原性上皮細胞の各種細胞への分化機構の解明、その中でもエナメル芽細胞の成熟過程における石灰化機構を明らかにし、これらの知見を用いた新たな「エナメル質再生」ならびに「細胞に依存しない硬組織再生」技術の開発を目的としている。
これまでエナメル質の最終的な成熟過程における石灰化は、リン酸オクタカルシウム（OCP）からハイドロキシアパタイトに変換する過程において生じる水素イオンが石灰化を阻害するため、この中和機構が大きな謎であった。我々は成熟期エナメル芽細胞の機能解析から、Gpcr111及びGpcr115がその調整に関与していることを見出した。そこで成熟期エナメル芽細胞分化を詳細に解析するために、歯の発生過程におけるシングルセルRNAシークエンス解析により、分化に必要な幾つかの遺伝子の同定に成功した。またGpcr111及び115が直接pHに応答して機能しているかどうかを明らかにする目的で、他のpHセンサーとして機能するGpcrをsiRNAを用いて抑制し、一方でGpcr111及びGpcr115を過剰発現させ、Car6及びKLK4の発現誘導を確認した。また人工的な石灰化誘導に関してはリコンビナントCar分子の作成に成功し、これらを用いた石灰化誘導法を試みている。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
昨年度に引き続き、成熟期エナメル芽細胞の分化過程を詳細に解析するために、どう細胞の分化に必要な新規分子の同定に成功した。さらに人工的な石灰化誘導のためのCar分子のリコンビナント蛋白の作成を完了することができた。さらに現在急増しているエナメル質形成不全（Moler-incisor hypominerakization）に関して、対象疾患の罹患状況や原因に関する実態調査も継続して行い、どのような過程でエナメル形成が阻害されたのかに関する研究も同時に進めている。特に、歯の発生におけるシングルセルRNAシークエンスの解析とOMIMデータベースによる歯の表現系予測とともに、どのような遺伝子が本邦における小児慢性疾患に関与しているかなどのデータベース作成にも成功した。以上の結果から、「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
１）Gpr111及びGpr115の機能をより詳細に解析するために、Gpcrを全く発現していないHEK細胞にGpcr111及びGpcr115を過剰発現させ、これら受容体が応答するリガンドのスクリーニングを行う。またすでに細胞外のpHに応答することが明らかとなっていることから、alphaフォールドによる３次元構造を予測し、細胞外の水素イオン濃度による分子構造の変化をシュミレーションモデルを用いて検討する。
２）リコンビナントCarと、エナメル質の石灰化誘導に関わるAmel分子を用いて、in vitroでのエナメル質石灰化モデルにおけるエナメル質の基質含有量やハイドロキシアパタイト形成量の評価を行う。
３）新たに同定した成熟期エナメル芽細胞分化誘導因子について、エナメル芽細胞分化には細胞間結合分子の介在が必須であることから、Cx43、E ~cadherin等の有無による分化効率と、増殖因子刺激による細胞内シグナルの変化を明らかにすることで、人為的な成熟期エナメル芽細胞分化誘導システムの開発を行う。
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