Establishment of the the method to develop 3D-periodontal ligament from iPS cells, and its application for artificial tooth root

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H01598
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Conservative dentistry
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: MAEDA HIDEFUMI 九州大学, 歯学研究院, 教授 (10284514)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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) ; 長谷川 大学 九州大学, 大学病院, 助教 (20757992)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 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

Outline of Final Research Achievements

We clarified the method to induce periodontal ligament (PDL) stem cell-like cells (iPDLSC) from iPS cells, and identified the transcription factor, PAX9, and Fibrillin 2 as the factors to induce the differentiation of iPS cells to iPDLSC.
We also developed the tube-like structure from the spheroids derived from human PDL stem-like cell line that we produced. This structure exhibited not only the PDL-like properties, but the features of cementum, blood vessels, and bone by inserting a hydroxyapatite (HAp) cylinder into the structure.
Finally, we prepared the tube-like structure made of iPDLSC spheroids, and observed the engraftment of this structure including the HAp cylinder.

Free Research Field

保存治療系歯学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在、歯の喪失後に実施されるインプラント治療は、概ね予後が把握できるようになったものの、歯根膜がないために噛む感覚が本来の歯とは異なることや定期的なメンテナンスが必要であることが欠点である。本研究は、個人から作製できるiPS細胞の費用が安価になることを見据えて、iPS細胞から作製した人工歯根膜を用いて、歯根膜を保有したバイオインプラントの確立に向けた研究に道筋をつけるものである。これは、歯科界に新しい治療の選択肢を増やすイノベーティブな研究である。