PhotobiomodulationとES細胞由来MSCを用いた再生療法の新戦略

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21K19590
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 片桐 さやか 東京医科歯科大学, 東京医科歯科大学病院, 准教授(キャリアアップ) (60510352)
• 研究分担者: 岩田 隆紀 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (60431946) ; 青木 章 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (30302889)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2024-03-31
• キーワード: photobiomodulation / 光エネルギー / ES細胞 / MSC / 歯周病

研究実績の概要

現在一般的に臨床応用されている細胞をリソースとしないサイトカインや成長因子などを応用した歯周組織再生療法は、再生の範囲に限界がある。再生の適応範囲を広げるため、自己歯根膜組織由来幹細胞（PDL-MSC）をシート状に加工してヒトへの移植を実施し、安全性と有効性を申請者らは確認している。PDL-MSCの確保には患者の抜歯が必要不可欠であり、また、iPS細胞には遺伝子変異のリスクがあることから、免疫拒絶のないMSCの細胞ソースとしてES細胞に注目した。
レーザーはphotobiomodulationなどの生物学的効果を持つことが明らかになっている。すでにMSCにレーザーを照射することによって、照射条件によって細胞増殖が促進すること、未分化マーカーであるOCT4の発現が上昇すること、骨分化に有利となるRunx2、Osterixの発現上昇および石灰化が促進することが明らかになっており、照射条件によってMSCの分化制御を行える可能性が考えられる。
ES細胞への適応の前段階として、PDL-MSCに対してEr:YAGレーザー照射による光エネルギーの応用を評価した。6Jでの照射によって、細胞増殖活性が増殖すること、また、6Jでの照射では、週1回の照射で3週間後には石灰化誘導を促進すること、分化に関する遺伝子発現が変化することを見出した。3J, 6J, 8Jでの照射6時間後のRNA-seqによる網羅解析では、共通して細胞シグナル伝達に関する遺伝子発現が2倍以上となった。光エネルギーの応用により、細胞シグナルを調節できることが明らかとなったため、今後本メカニズムの分化制御への応用を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] The IL-33/ST2 axis is protective against acute inflammation during the course of periodontitis (2024)
  • 著者名/発表者名: Liu A, Hayashi M, Ohsugi Y, Katagiri S, Akira S, Iwata T, Nakashima T.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 15 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1038/s41467-024-46746-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Novel Flowchart Guiding the Non-Surgical and Surgical Management of Peri-Implant Complications: A Narrative Review (2024)
  • 著者名/発表者名: Shiba T, Komatsu K, Takeuchi Y, Koyanagi T, Taniguchi Y, Takagi T, Maekawa S, Nagai T, Kobayashi R, Matsumura S, Katagiri S, Izumi Y, Aoki A, Iwata T
  • 雑誌名: Bioengineering 巻: 11 ページ: 1-23
  • DOI: 10.3390/bioengineering11020118
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Current status of Er:YAG laser in periodontal surgery (2024)
  • 著者名/発表者名: Aoki A, Mizutani K, Taniguchi Y, Lin T, Ohsugi Y, Mikami R, Katagiri S, Meinzer W, Iwata T.
  • 雑誌名: Japanese Dental Science Review 巻: 60 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1016/j.jdsr.2023.11.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Association between periodontal disease and chronic obstructive pulmonary disease (2023)
  • 著者名/発表者名: Lin P, Liu A, Tsuchiya Y, Noritake K, Ohsugi Y, Toyoshima K, Tsukahara Y, Shiba T, Nitta H, Aoki A, Iwata T, Katagiri S.
  • 雑誌名: Japanese Dental Science Review 巻: 59 ページ: 389-402
  • DOI: 10.1016/j.jdsr.2023.10.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of low‐level Er:YAG laser irradiation on proliferation and gene expression in primary gingival fibroblasts isolated from mouse maxilla (2023)
  • 著者名/発表者名: Lin P, Niimi H, Hirota T, Ohsugi Y, Shimohira T, Toyoshima K, Katagiri S, Iwata T, Aoki A.
  • 雑誌名: Journal of Biophotonics 巻: 17 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1002/jbio.202300166
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Anti-inflammatory effects of cold atmospheric plasma irradiation on the THP-1 human acute monocytic leukemia cell line (2023)
  • 著者名/発表者名: Hirasawa I, Odagiri H, Park G, Sanghavi R, Oshita T, Togi A, Yoshikawa K, Mizutani K, Takeuchi Y, Kobayashi H, Katagiri S, Iwata T, Aoki A.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 18 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0292267
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Blue Light-Emitting Diode Irradiation Without a Photosensitizer Alters Oral Microbiome Composition of Ligature-Induced Periodontitis in Mice (2023)
  • 著者名/発表者名: Toyoshima K, Ohsugi Y, Lin P, Komatsu K, Shiba T, Takeuchi Y, Hirota T, Shimohira T, Tsuchiya Y, Katagiri S, Iwata T, Aoki A.
  • 雑誌名: Photobiomodulation, Photomedicine, and Laser Surgery 巻: 41 ページ: 549-559
  • DOI: 10.1089/photob.2023.0061
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homemade blenderized tube feeding improves gut microbiome communities in children with enteral nutrition (2023)
  • 著者名/発表者名: Katagiri S, Ohsugi Y, Shiba T, Yoshimi K, Nakagawa K, Nagasawa Y, Uchida A, Liu A, Lin P, Tsukahara Y, Iwata T, Tohara H.
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 14 ページ: 1-14
  • DOI: 10.3389/fmicb.2023.1215236
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Peri-implantitis management by resective surgery combined with implantoplasty and Er:YAG laser irradiation, accompanied by free gingival graft: a case report (2023)
  • 著者名/発表者名: Shiba T, Komatsu K, Watanabe T, Takeuchi Y, Nemoto T, Ohsugi Y, Katagiri S, Shimogishi M, Marukawa E, Iwata T
  • 雑誌名: Therapeutic Advances in Chronic Disease 巻: 14 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1177/20406223231174816
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 結紮誘導歯周炎モデルマウスを用いた口腔-脳-腸連関の解明 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大杉勇人, 今井千尋, 片桐さやか, 廣田朝光, 芝 多佳彦, 豊嶋啓汰, 上阪直史, 岩田隆紀
  • 学会等名: 第66回秋季日本歯周病学会学術大会
• [学会発表] 改良型マウス歯周炎モデルによる歯周炎発病過程の高解像度解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 劉 安豪, 林 幹人, 大杉勇人, 片桐さやか, 中島友紀, 岩田隆紀
  • 学会等名: 第66回秋季日本歯周病学会学術大会
• [学会発表] ヒト由来単球細胞株THP-1に対する大気圧プラズマの抗炎症効果 (2023)
  • 著者名/発表者名: 平澤 以冬, 小田切 悠, 朴 起里, サンガヴィ・ルタヴィ , 東儀 彰子, 大下 貴也, 吉川 勝徳, 水谷 幸嗣, 竹内 康雄, 小林 宏明, 片桐 さやか, 岩田 隆紀, 青木 章
  • 学会等名: 第66回秋季日本歯周病学会学術大会
• [学会発表] 口腔内細菌叢破綻から始まる行動異常～口腔-腸-脳連関の解明へ～ (2023)
  • 著者名/発表者名: 片桐さやか
  • 学会等名: 第65回歯科基礎医学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] 「胃ろう食」の摂取が小児嚥下障害患者のおよび口腔・腸内細菌叢に与える影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 長澤 祐季，中川 量晴，吉見 佳那子，内田 有俊，山口 浩平，片桐 さやか，戸原 玄
  • 学会等名: 第 29 回日本摂食嚥下 リハビリテーション学会学術大会
• [学会発表] 口腔内細菌叢破綻による生涯の代謝異常の病態解明 (2023)
  • 著者名/発表者名: 片桐さやか
  • 学会等名: 第2回融合の場
• [学会発表] 口腔内細菌叢破綻の糖・脂質代謝異常への影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 片桐さやか
  • 学会等名: 第66回春季日本歯周病学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] Effect of low-level Er:YAG laser irradiation on proliferation and gene expression changes of primary gingival fibroblasts isolated from mouse maxilla (2023)
  • 著者名/発表者名: Lin P, Niimi H, Hirota T, Ohsugi Y, Shimohira T, Toyoshima K, Katagiri K, Iwata T, Aoki A
  • 学会等名: The 17th Congress of WFLD, Faculty of Pharmacy
  • 国際学会