iPS細胞を用いた3次元的歯根膜作製法の確立と人工歯根開発への応用

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H01598
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 前田 英史 九州大学, 歯学研究院, 教授 (10284514)
• 研究分担者: 友清 淳 九州大学, 大学病院, 講師 (20507777) ; 吉田 晋一郎 九州大学, 大学病院, 助教 (30778866) ; 濱野 さゆり 九州大学, 歯学研究院, 助教 (40757978) ; 和田 尚久 九州大学, 大学病院, 教授 (60380466) ; 杉井 英樹 九州大学, 歯学研究院, 助教 (80802280)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: iPS細胞 / 歯根膜幹細胞 / 人工歯根 / バイオ3Dプリンター / スフェロイド

研究実績の概要

我々は、ヒトiPS細胞由来の神経堤細胞(iNC)を歯根膜幹細胞様細胞(iPDLSC)へ分化誘導するために、ヒト歯根膜細胞の細胞外基質(ECM)上でiNCを培養することが必須であることを報告している。これまでに、このECMの発現に転写因子PAX9の関与が示唆される結果を得ている。そこで、PAX9発現ベクターを作製し、これを導入した歯根膜細胞の細胞外基質上でiNCを培養した結果、iPDLSCへの分化が促進することが明らかになった。
さらに我々は、ECMの構成成分の解析を進めた結果、FBN2を特定した。FBN2遺伝子の発現を抑制した歯根膜細胞のECM上で培養したiNCは、iPDLSCへの分化が抑制された。したがって、iNCからiPDLSCへの分化にFBN2が重要な因子であることが示唆された。
一方、歯根膜を有した人工歯根の作製のため、iPDLSCのスフェロイドを用いたチューブ状構造の3次元構築に取り組んだ。これまでに発表したヒト歯根膜幹細胞様細胞株のスフェロイドと異なり、iPDLSCのスフェロイド作製に際しては、細胞間の接着性が弱く、スフェロイドの形態を維持するのが困難であるため、バイオ3Dプリンターによるチューブ状構造体の作製に難航した。この解決のため、アスコルビン酸に着目した。その結果、これによるコラーゲン合成を促進することで、3Dプリンターによる操作に耐えられる強度を有したスフェロイドの作製とチューブ状構造体の作製に成功した。そこで、生体内でのこの構造体の機能性を明らかにするために、チューブ内にチタン棒を挿入し、脛骨骨端部に埋入して骨との相互作用について検証した結果、骨との良好な生着を示すことが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Characterization of a clonal human periodontal ligament stem cell line exposed to methacrylate resin-, bioactive glass-, or silicon-based root canal sealers. (2022)
  • 著者名/発表者名: Tomokiyo A, Hasegawa D, Ono T, Nagano R, Ipposhi K, Yamashita K, Alhasan MA, Maeda H
  • 雑誌名: Odontology 巻: 110 ページ: 127-137
  • DOI: 10.1007/s10266-021-00648-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inhibition of c-Jun N-terminal kinase signaling promotes osteoblastic differentiation of periodontal ligament stem cells and induces regeneration of periodontal tissues. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kaneko H, Hasegawa D, Itoyama T, Yoshida S, Tomokiyo A, Hamano S, Sugii H, Maeda H.
  • 雑誌名: Arch Oral Biol 巻: 134 ページ: 105323
  • DOI: 10.1016/j.archoralbio.2021.105323
  • 査読あり
• [雑誌論文] Embedded human periodontal ligament stem cells spheroids enhance cementogenic differentiation via plasminogen activator inhibitor 1. (2022)
  • 著者名/発表者名: Yasunaga M, Ishikawa H, Tamaoki S, Maeda H, Ohno J.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci 巻: 23 ページ: 2340
  • DOI: 10.3390/ijms23042340
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Iodine potassium iodideがWhite Mineral Trioxide Aggregateの表面性状および機械的強度に及ぼす影響について． (2021)
  • 著者名/発表者名: 山下梢、友清淳、小野太雅、一法師啓太、M. Anas Alhasan、濱野さゆり、杉井英樹、吉田晋一郎、糸山知宏、前田英史．
  • 雑誌名: 日歯内療誌 巻: 42 ページ: 181-187
  • 査読あり
• [雑誌論文] Secreted frizzled-related protein 1 promotes odontoblastic differentiation and reparative dentin formation by regulating Notch signaling in dental pulp cells. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ipposhi K, Tomokiyo A, Ono T, Yamashita K, Alhasan MA, Hasegawa D, Hamano S, Yoshida S, Sugii H, Itoyama T, Ogawa M, Maeda H.
  • 雑誌名: Cells 巻: 10 ページ: 2491
  • DOI: 10.3390/cells10092491
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of a novel direct dental pulp-capping material using 4-META/MMA-TBB resin with nano hydroxyapatite. (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshida S, Sugii H, Itoyama T, Kadowaki M, Hasegawa D, Tomokiyo A, Hamano S, Ipposhi K, Yamashita K, Maeda H.
  • 雑誌名: Mater Sci Eng C Mater Biol Appl 巻: 130 ページ: 112426
  • DOI: 10.1016/j.msec.2021.112426
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mineral trioxide aggregate immersed in sodium hypochlorite reduce the osteoblastic differentiation of human periodontal ligament stem cells. (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamashita K, Tomokiyo A, Ono T, Ipposhi K, Alhasan MA, Tsuchiya A, Hamano S, Sigii H, Yoshida S, Itoyama T, Maeda H.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 11 ページ: 22091
  • DOI: 10.1038/s41598-021-01545-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Activin A promotes osteoblastic differentiation of human pre-osteoblasts through the ALK1-Smad1/5/9 pathway. (2021)
  • 著者名/発表者名: Sugii H, Albougha MS, Adachi O, Tomita H, Tomokiyo A, Hamano S, Hasegawa D, Yoshida S, Itoyama T, Maeda H.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci 巻: 22 ページ: 13491
  • DOI: 10.3390/ijms222413491
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] iPS細胞から歯根膜幹細胞様細胞への分化誘導能を有する候補因子の同定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 杉浦梨紗、濱野さゆり、友清淳、長谷川大学、吉田晋一郎、杉井英樹、山下大輝、前田英史
  • 学会等名: 第21回日本再生医療学会総会
• [学会発表] Fibrillin-2がiPS細胞の歯根膜幹細胞様細胞への分化誘導に及ぼす影響について (2022)
  • 著者名/発表者名: 濱野さゆり、杉浦梨紗、山下大輝、友清淳、杉井英樹、吉田晋一郎、糸山知宏、前田英史
  • 学会等名: 第21回日本再生医療学会総会
• [学会発表] Nano hydroxyapatite含有4-META/MMA-TBBレジンは、Calcium-sensing receptor-MEK/ERK経路を介してヒト歯髄幹細胞の象牙芽細胞様分化を促進する． (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉田晋一郎、杉井英樹、糸山知宏、門脇正敬、一法師啓太、山下梢、友清淳、濱野さゆり、長谷川大学、前田英史．
  • 学会等名: 第154回日本歯科保存学会春季学術大会
• [学会発表] Hyaluronic Acid Could Enhance the Differentiation of Neural Crest like Cells to Periodontal Ligament Stem Cells. (2021)
  • 著者名/発表者名: M Anas Alhasan, Atsushi Tomokiyo, Sayuri Hamano, Daigaku Hasegawa, Shinichiro Yoshida, Hideki Sugii, Tomohiro Itoyama, Taiga Ono, Keita Ipposhi, Kozue Yamashita, Hidefumi Maeda.
  • 学会等名: 第154回日本歯科保存学会春季学術大会
• [学会発表] 歯内治療における医原性疾患への対応 (2021)
  • 著者名/発表者名: 前田英史
  • 学会等名: 第154回日本歯科保存学会春季学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] 4-META/MMA-TBB resin including nano-hydroxyapatite as a direct pulp capping material. (2021)
  • 著者名/発表者名: Shinichiro Yoshida, Hideki Sugii, Masataka Kadowaki, Tomohiro Itoyama, Daigaku Hasegawa, Atsushi Tomokiyo, Sayuri Hamano, Keita Ipposhi, Kozue Yamashita, and Hidefumi Maeda.
  • 学会等名: 99th General Session & Exhibition of the IADR
  • 国際学会
• [学会発表] Activin A mediates the ALK1-Smad1/5/9 pathway during osteoblastic differentiation of human pre-osteoblasts. (2021)
  • 著者名/発表者名: Hideki Sugii, Mhd Safwan Albougha, Orie Adachi, Hiroka Tomita, Atsushi Tomokiyo, Sayuri Hamano, Daigaku Hasegawa, Shinichiro Yoshida, Junko Obata, Tomohiro Itoyama, Taiga Ono, Keita Ippoushi and Hidefumi Maeda.
  • 学会等名: 99th General Session & Exhibition of the IADR
  • 国際学会
• [学会発表] WMTA の組成成分に及ぼすフェノール系貼薬剤の影響について (2021)
  • 著者名/発表者名: 友清淳、山下梢、小野太雅、一法師啓太、濱野さゆり、長谷川大学、杉井英樹、吉田晋一郎、前田英史．
  • 学会等名: 第42回日本歯内療法学会学術大会・第24回日本歯科医学会学術大会併催
• [学会発表] Terpinen-4-olの根管内細菌に対する抗菌性の検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 神谷治伸、原口晃、御手洗裕美、Fakatava Naati、祐田明香、前田英史、和田尚久．
  • 学会等名: 第155回日本歯科保存学会秋季学術大会
• [学会発表] バイオガラス含有シリコン系根管充填用シーラーがヒト歯根膜幹細胞株におよぼす影響について (2021)
  • 著者名/発表者名: 一法師啓太、友清淳、小野太雅、山下梢、M.Anas Alhasan、濱野さゆり、杉井英樹、吉田晋一郎、糸山知宏、前田英史
  • 学会等名: 第155回日本歯科保存学会秋季学術大会
• [学会発表] チロシン水酸化酵素は歯髄幹細胞の象牙芽細胞様分化を促進する (2021)
  • 著者名/発表者名: 藤野翔香、濱野さゆり、友清淳、杉井英樹、吉田晋一郎、糸山知宏、杉浦梨沙、清島保、前田英史
  • 学会等名: 第155回日本歯科保存学会秋季学術大会
• [学会発表] Activin Aによるヒト前骨芽細胞の分化誘導に関わるシグナル伝達の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 杉井英樹、Mhd Safwan Albougha、足立織利恵、富田洋嘉、友清淳、濱野さゆり、長谷川大学、吉田晋一郎、糸山知宏、小幡純子、前田英史
  • 学会等名: 第155回日本歯科保存学会秋季学術大会
• [学会発表] Activin Aがヒト歯髄細胞の象牙芽細胞様分化に及ぼす影響について (2021)
  • 著者名/発表者名: 富田洋嘉、杉井英樹、門脇正敬、Mhd Safwan Albougha、足立織利恵、友清淳、濱野さゆり、長谷川大学、吉田晋一郎、糸山知宏、小幡純子、前田英史
  • 学会等名: 第155回日本歯科保存学会秋季学術大会
• [学会発表] JNK阻害による歯根膜幹細胞の骨芽細胞分化促進のメカニズム解析および歯周組織再生への影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 兼子弘志、長谷川大学、糸山知宏、吉田晋一郎、友清淳、濱野さゆり、杉井英樹、前田英史
  • 学会等名: 第155回日本歯科保存学会秋季学術大会
• [学会発表] Superoxide dismutase 2 is involved in the senescence of dentin-pulp complex. (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Itoyama, Kenji Watanabe, Masataka Kadowaki, Hiroshi Kaneko, Shinichiro Yoshida, Takahiko Shimizu, Hidefumi Maeda
  • 学会等名: The International Scientific Meeting of 30th Anniversary of Korean Academy of Endodontics & the 19th JEA-KAE Joint Scientific Meeting.
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of sodium hypochlorite and iodine potassium iodide on features of mineral trioxide aggregate. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kozue Yamashita, Atsushi Tomokiyo, Taiga Ono, Keita Ipposhi, Sayuri Hamano, Hideki Sugii, Shinichiro Yoshida, Tomohiro Itoyama, Hidefumi Maeda.
  • 学会等名: The International Scientific Meeting of 30th Anniversary of Korean Academy of Endodontics & the 19th JEA-KAE Joint Scientific Meeting.
  • 国際学会
• [学会発表] Secreted frizzled-related protein 1 promotes odontoblastic differentiation and reparative dentin formation in dental pulp cells. (2021)
  • 著者名/発表者名: Keita Ipposhi, Atsushi Tomokiyo, Taiga Ono, Kozue Yamashita, M. Anas Alhasan, Hirofumi Miyaji, Daigaku Hasegawa, Sayuri Hamano, Shinichiro Yoshida, Hideki Sugii, Tomohiro Itoyama, Marina Ogawa, Tsutomu Sugaya, Hidefumi Maeda.
  • 学会等名: The International Scientific Meeting of 30th Anniversary of Korean Academy of Endodontics & the 19th JEA-KAE Joint Scientific Meeting.
  • 国際学会
• [学会発表] Inhibition of c-Jun N-terminal kinase affects regeneration of periodontal tissues. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kaneko H, Hasegawa D, Itoyama T, Yoshida S, Tomokiyo A, Hamano S, Sugii H, Maeda H.
  • 学会等名: KOB & OBT 5th Joint International Symposium.
  • 国際学会