2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of the new periodontal ligament regeneration method based on iPS-derived neural crest cells
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17H04385
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
友清 淳 九州大学, 九州大学病院, 講師 (20507777)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前田 英史 九州大学, 歯学研究院, 教授 (10284514)
長谷川 大学 九州大学, 大学病院, 助教 (20757992)
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, 助教 (60380466)
杉井 英樹 九州大学, 大学病院, 助教 (80802280)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | バイオミメティクス / 歯周組織再生 / 神経堤細胞 / iPS細胞 / 歯根膜幹細胞 / マイクロアレイ解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者らは、生体における発生過程の模倣、すなわちバイオミメティクスを応用した歯周組織再生を本研究の目的としている。歯周組織は、胎生期に神経管周囲に生じる神経堤細胞に由来することから、歯周組織のバイオミメティクスには、神経堤細胞が有効であると推察される。そこで申請者らは、ヒトiPS細胞に分化誘導を行い、神経堤細胞マーカーを発現し、神経堤細胞に発生を由来する細胞への分化能に優れた、神経堤細胞様細胞(iPSC-NCLC)を樹立した。
歯周組織の再生には、神経堤細胞から分化した歯根膜幹細胞が重要な働きを担うことが報告されている。また申請者らは、歯根膜組織に神経堤細胞の特性を有する細胞が存在することを明らかにしている。そこで申請者らは、神経堤細胞を効率的に歯根膜幹細胞へ分化誘導させる因子を明らかにし、それらをバイオミメティクスを応用した歯周組織再生へ応用することを計画した。まず申請者らは、in vitroにてiPSC-NCLCへ分化誘導を行い、歯根膜細胞関連因子を高発現し、間葉系細胞への高い分化能を示す、iPS細胞由来歯根膜幹細胞様細胞(iPSC-NCLC-PDLSC)を樹立した。さらに、iPSC-NCLCがiPSC-NCLC-PDLSCへと分化誘導される際にマイクロアレイ解析を行い、神経堤細胞から歯根膜幹細胞への分化に重要なシグナルの検索を行った。その結果、EPHB2、NTN4、ADAMTS19、NPY、INHBB等の遺伝子が神経堤細胞の歯根膜幹細胞分化に重要な役割を果たすことが示唆された。次に、これらの遺伝子の中から、神経堤細胞の歯根膜幹細胞分化において、特に重要な役割を担うものを選択するため、siRNAによる遺伝子発現抑制およびトランスフェクションによる遺伝子過剰発現を用いて機能解析を行うことを計画している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請者らは、ヒトiPS細胞を用いて、神経堤細胞マーカーを発現し、神経堤細胞に発生を由来する細胞への分化能に優れた、神経堤細胞様細胞(iPSC-NCLC)を樹立に成功しており、さらにiPSC-NCLCから歯根膜細胞関連因子を高発現し、間葉系細胞への高い分化能を示す、iPS細胞由来歯根膜幹細胞様細胞(iPSC-NCLC-PDLSC)を樹立に成功している。さらに、これらの細胞を用いたマイクロアレイ解析を行い、バイオミメティクスを応用した歯周組織再生への応用が予想される、EPHB2、NTN4、ADAMTS19、NPY、INHBB等の遺伝子が同定に成功している。次に、本実験において同定した遺伝子に対して機能実験を行い、神経堤細胞の歯根膜幹細胞分化において、極めて重要な役割を担う遺伝子の同定へと発展させる計画である。したがって、研究計画はおおむね順調に進展していると考えられる。
一方で、平成29年度中に行う予定であった、免疫不全ラットを用いた歯周組織傷害モデルへのiPSC-NCLC移植、および一定期間経過後の傷害部位に対する組織学的評価は、飼育環境の問題等の理由により行われていない。今後、飼育環境が整い次第行っていく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
申請者らは、iPSC-NCLCがiPSC-NCLC-PDLSCへと分化誘導される際に行ったマイクロアレイ解析の結果から、神経堤細胞の歯根膜幹細胞分化に重要な役割を果たす遺伝子として、EPHB2、NTN4、ADAMTS19、NPY、INHBB等を同定している。そこで申請者らは、これらの遺伝子をsiRNAにて発現抑制したiPSC-NCLC、およびトランスフェクションにて過剰発現させたiPSC-NCLCを樹立し、これらの細胞に対してiPSC-NCLC-PDLSCへの分化誘導を行う計画している。分化誘導後に、in vitroにて歯根膜細胞関連因子、間葉系幹細胞への分化能、および線維性結合組織形成に関して、未処理のiPSC-NCLCと比較し、これらの遺伝子が神経堤細胞の歯根膜幹細胞分化における機能を明らかにする。この結果を基に、マイクロアレイ解析にて同定した遺伝子の中から、神経堤細胞の歯根膜幹細胞分化を最も促進するGeneXsを同定する。
次に、GeneXsを発現抑制および過剰発現したiPSC-NCLCを、免疫不全ラットを用いた歯周組織傷害モデルへと移植する。コントロールとして、未処理のiPSC-NCLCも同様に移植する。一定期間経過後の傷害部位に対する組織学的評価を行い、in vivoにおいてもGeneXsの機能を明らかにする予定である。
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