IRUCAA@TDC : 【研究成果報告】 (2)共同研究プロジェクト-研究成果報告-

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Title

【研究成果報告】 (2)共同研究プロジェクト-研究成果報

告-Journal

歯科学報, 120(3): 254-266

URL

http://hdl.handle.net/10130/5230

Right

Description

Ⅰ．口腔疾患病態の分子生物学的アプロー

チによる解明

Gorlin 症候群における基底細胞癌病態解明 研究代表者 東 俊文（生化学講座・教授） 研究分担者 小崎健次郎（慶應義塾大学・教授） １．研究の概要 Gorlin 症 候 群 は ヘ ッ ジ ホ ッ グ 受 容 体 遺 伝 子 pached１(PTCH１)変異とそれに伴うヘッジホッ グ情報伝達系過剰が様々な症状を引き起こす先天性 遺伝性症候群である。申請者等は本疾患病態解明を 目的として患者 iPS 細胞を作製し，本疾患病態の一 つである骨組織過剰にいたるメカニズムについて検 討し,ヘッジホッグの標的転写因子の１つである Gli ３の機能異常およびあらたな転写因子による石灰化 亢進機構が深くかかわることを見出した。本申請で は本疾患病態の中でも予後にかかわる重要な病態の 一つである基底細胞癌について，iPS 細胞を用いた 基底細胞の癌化メカニズムの解明，基底細胞癌のお ける癌特異的遺伝子変異を解明し，診断治療法の開 発を目指した基礎的研究を目的とし，最終的には Gorlin 症候群以外の基底細胞癌病態の解明に発展さ せることを目的とする。 ２．取組状況 Gorlin 症候群 iPS 細胞の解析 Gorlin 症候群疾患特異的 iPS 細胞を作製し，骨芽 細胞分化過程における Wnt，BMP 系との相互関係 との観点から明らかにしてきた。さらに，基底細胞 癌病態について，遺伝子解析と細胞生物学的解析を 進めた。 遺伝子解析では，基底細胞癌を発症した患者様か ら，治療目的で切除した癌組織からゲノム DNA を 抽出し個別に網羅的遺伝子解析を行った。正常部遺 伝子配列からサブトラクションにて癌組織特異的変 異を同定した。切除した複数の癌組織に共通のドラ イバー変異遺伝子は同定されなかったが，別個にド ライバー変異と想定される遺伝子変異を認めた。同 時多発する基底細胞癌は，Gorlin 症候群原因遺伝 子，PTCH１および PTCH２遺伝子変異に加え，追 加された遺伝子変異が癌発生に寄与したものと思わ れるが，共通のメカニズムで発症していないと想定 された。 iPS 細胞から基底細胞およびケラチノサイトへ分 化誘導し，正常細胞との相違を検討した。細胞増殖 には特に相違はなく，ケラチノサイトマーカー遺伝 子発現および形態には特に相違はなかった。しか し, UV 照射によりアポトーシスを誘導すると, Go-lin 症候群 iPS 細胞由来ケラチノサイトは著しいア ポトーシス抵抗性をしめし，Bgl２遺伝子発現の有 意の上昇を認めた。さらに p53遺伝子発現の上昇を み と め，BRCA 遺 伝 子，GADD45a 遺 伝 子 発 現 が UV 照射時に有意に上昇することを確認し，DNA 損傷／修復機序の活性化が示された。よって，Gor-lin 症候群 iPS 細胞は UV 照射による遺伝子損傷お よびそれに起因するアポトーシスに抵抗性をもって おり，Gorlin 症候群関連悪性腫瘍発生に寄与する可 能性が考えられた。 ３．本事業の成果 疾患 iPS 細胞を用いて病態解明をすすめた。臨床 家が簡便に利用できる遺伝子診断パネルを開発した｡ 【関連業績】＊当該年度のものに限ります。 雑誌論文

１．Odashima A, Onodera S, Saito A, Ogihara Y, Ichinohe T, Azuma T

Stage­dependent differential gene expression profiles of cranial neural crest­like cells de-rived from mouse­induced pluripotent stem cells. Medical Molecular Morphology 2019 Jul 11. doi：10.1007/s00795−019−00229−２. ２．Zujur D, Kanke K, Onodera S, Tani S, Lai J,

Azuma T, Xin X, Lichtler AC, Rowe DW, Saito T, Tanaka S, Masaki H, Nakauchi H, Chung UI, Hojo H, Ohba S

Stepwise strategy for generating osteoblasts from human pluripotent stem cells under fully defined xeno−free conditions with small− molecule inducers. Regen Ther（in press)．

学会発表（一般講演）

１．Ogura H, Ishii T, Saito A, Sueishi K, Azuma T.

Generation of disease−specific induced pluri-potent stem cells from patients with Apert syndrome−

the 2019 AAO Annual Session in Los Angels, ５ April, 2019, Los Angels, CA, USA．

２．加藤 宏，奥平貴人，渡邊豪士，東 俊文， 柴原孝彦 ヒト末梢血血液細胞由来 iPS 細胞を用いた骨芽 細胞誘導 第307回 東京歯科大学学会，2019年６月１日, 東京都 ３．森田奈那，小野寺晶子，中村ゆり子，渡邊豪 士，小倉 弘 之，齋 藤 暁 子，中 村 貴，高 橋 愼 一，野村武史，東 俊文 基底細胞母斑症候群特異的 iPS 細胞の角化細胞 への分化誘導および紫外線反応性 第307回 東京歯科大学学会，2019年６月１日, 東京都 ４．小野寺晶子，森田奈那，渡邊豪士，齋藤暁 子，中 村 貴，野 村 武 史，片 倉 朗，柴 原 孝 彦，東 俊文 ヘッジホッグ経路が誘導する石灰化メカニズム 第307回 東京歯科大学学会，2019年６月１日, 東京都 ５．齋藤暁子，大木章生，澤田 隆，中村 貴， 小野寺晶子，末石研二，山口 朗，東 俊文 鎖骨頭蓋骨異形成症特異的 iPS 細胞を用いた骨 分化における RUNX２と核膜タンパク質によ る転写制御の検討 第307回 東京歯科大学学会，2019年６月１日, 東京都 ６．渡邊豪士，森田奈那，小倉弘之，齋藤暁子， 小野寺晶子，中村 貴，山口 朗，東 俊文， 柴原孝彦 CRISPR−nicase 法を用いた機能亢進型 GNAS 変異 iPS 細胞の樹立 第307回 東京歯科大学学会，2019年６月１日, 東京都 ７．久永幸乃，青木栄人，佐藤正敬，齋藤暁子， 東 俊文，齋藤 淳 歯周組織再生に向けた iPS 細胞とエナメルマト リックスタンパク質の応用 第307回 東京歯科大学学会，2019年６月１日, 東京都 ８．小倉弘之，石井武展，齋藤暁子，小野寺晶 子，中村 貴，渡 邊 豪 士，森 田 奈 那，末 石 研 二，東 俊文 疾患特異的 iPS 細胞を用いた Apert 症候群の 病態解明 第307回東京歯科大学学会 ９．Shoko Onodera

Multi−layered mutation in hedgehog−re-lated gene in patient with Gorlin syndrome Asian Rising Sun Symposium, June 29th

, 2019 Tokyo, Japan 10．小野寺晶子，大木章生，斎藤暁子，小倉弘 之，中村 貴，西井 康，末石研二，東 俊文 鎖骨頭蓋異形成症由来 iPS における ncRNA の 発現 第61回歯科基礎医学会学術大会，2019年10月14 日

11．Nakamura A, Nakamura T, Saito A, Azuma T

Lamin A is required for mechanical stress− dependent osteoblast responses

98th

general session & exhibition of the IADR, March 18−21，2020，washington, D. C. 高齢者諸機能低下メカニズムの解明：基礎系・ 臨床系研究成果の統合的議論 研究代表者 阿部伸一(解剖学講座・教授） 研究分担者 香取幸夫(東北大学耳鼻咽喉・頭頸部 外科・教授)，日向信之(神戸大学大学 院医学研究科腎泌尿器科学分野・特命 准教授)，石田 瞭(摂食嚥下リハビリ テーション研究室・教授)，大久保真 衣(摂食嚥下リハビリテーション研究 室・准教授)，山本 仁(組織・発生学 講座・教授)，北村 啓(組織・発生学

講座・助教)，山本将仁(解剖学講座・ 講師) １．研究の概要 これまで我々は高齢者の摂食嚥下機能，発音機 能，排泄機能に重要な役割を担う筋組織の加齢によ る変化，関節構造の変化，括約筋組織の変化につい て，歯科，耳鼻咽喉科，泌尿器科というそれぞれ異 なった視点から知見を持ち寄り，共同研究として議 論を続けてきた。その結果“食物”が通過する入口 と出口では，類似の加齢変化による機能低下がみら れる事を報告してきた。昨年は特に高齢者における 男性骨盤神経叢について報 告 し(BMC Urology， 2018)，これまでの頭頸部における成果と比較し議 論する事が出来た。本年は嚥下機能低下の原因を形 態学的な検索結果から考察するため，軟口蓋・舌・ 咽頭・喉頭の筋束の関連性について精査する。主に 高齢者献体から試料を摘出し調べるが，その成り立 ちを考える意味で，胎生期の検索も並行して行う。 さらに臨床系講座による高齢者の機能低下に関する 知見も取り入れ，基礎から臨床，そして他領域にお ける統合的な議論に発展させることを目的とする。 ２．取組状況 １）舌から喉頭蓋へ走行する筋束の喉頭機能への 影響：東京歯科大学解剖学講座所蔵，解剖学実習用 献体(予定では８体，平均年齢84歳)から摘出した試 料を研究対象とする。その中で⑴死因に肺炎と記載 がない試料(４体)と肺炎(誤嚥性肺炎含む)と記載の ある試料４体の組織形態学的な比較について試み る。これまでの研究結果から，これまでほとんど報 告のない舌からの筋束から連続する腱性組織を介し て喉頭蓋軟骨にはっきりと付着している像を見い出 している。この組織像を⑴と⑵で比較すると⑵では 筋束から続く腱性組織が薄く断裂していると思われ る像も確認できている。 ２)高齢者の膀胱，泌尿器，骨盤内蔵に関する組 織学的研究：１)と同様な手法を用い， 尿漏れ』に 代表される高齢者の機能低下の原因に関する組織形 態学的な基礎研究を継続する。ここでは神経叢の部 位依存性に焦点を絞り，膀胱および精嚢周辺の神経 と前立腺周囲の神経を明確に分離し，その自立神経 線維構成を明らかにし，加齢による臨床的問題点と の関係を議論する。 ３)高齢者の嚥下と発音機能の関係についての基 礎研究：超音波エラストグラフィーを用いて，嚥下 時および発音時(通常時および高音時)の舌骨上筋群 の筋硬度測定を行う。特に年齢による研究結果の違 いに注目し，研究成果をまとめていく。 ４)３)に関する基礎研究として，嚥下機能に深く 関連する顎舌骨筋の形成過程を調べる。特にメッケ ル軟骨を足場として下顎骨が成熟する前に筋組織は 成熟し，その後下顎骨への付着を確立していく過程 を骨格系前駆細胞である Sox９，筋付着部の形態形 成に早期に関与する Desmin，腱形成のマーカーで あるScleraxis を指標として調べ，今年度中に Sox ９をノックアウトした場合との形成状態を比較し論 文としてまとめる。次のステップとして，舌骨上筋 の機能が衰えた場合に，形態学的に「筋−腱−骨」 のどこに変化がみられるのかについて議論するため の基盤となる研究成果としたい。 ５)嚥下機能に関連する食道入口部の筋束の構成 に関し精査し，論文としてまとめた。 ６)近赤外線分光法(NIRS)により食品画像認知時 の脳活動計測を行い，研究成果をまとめていく。 ３．本事業の成果 雑誌論文

１. Yamamoto M,Takada H,Ishizuka S,Kitamura K,Jeonq J,Sato M,Hinata N,Abe S.

Morphological association between the mus-cles and bones in the craniofacial region． PLOS ONE，2020．doi.org110.1371/Journal. pone.0227301

２．Naito T, Cho KH, Yamamoto M, Hirouchi H, Murakami G, Hayashi S, Abe S.

Examination of the topographical anatomy and fetal development of the tendinous annu-lus of Zinn for a common origin of the ex-traocular recti

Investigative Ophthalmology & Visual Sci-ence, 60：4546−4573，2019．

３. Yamamoto M, Hashimoto K, Honkura Y, Mu-rakami G, Abe H, Rodríguez−Vázquez JF, Abe S.

sphinc-ter or cricopharyngeus muscle revisited：a study using adult and fetal specimens

Clinical Anatomy，33 : 782­794，2020． ４．Sakanaka K, Yamamoto M, Hirouchi H, Kim

JH, Murakami G, Rodríguez−Vázquez JF, Abe S.

A temporary disc−like structure at the me-dian atlanto−axial joint in human fetuses Anatomy & Cell Biology，52：436−442，2019. ５．Asami R, Aboshi H, Iwawaki A, Ohtaka Y,

Odaka K, Abe S, Saka H.

Age estimation based on the volume change in the maxillary first premolar crown using micro CT

Legal Medicine, 37：18−24，2019．

６．Kitamura K, Cho KH, Yamamoto M, Ishii M, Murakami G, Rodríguez−Vázquez JF, Abe S. Suboccipital myodural bridges revisited：ap-plication to cervicogenic headaches

Clinical Anatomy, 32，７：914−928，2019． ７．Yamamoto M, Abe S．

mechanism of the muscle−tendon−bone complex（Invited Review）

Anatomical Science International, 95：(165− 173)，2020． ８．三浦慶奈, 大久保真衣, 杉山哲也, 大房 航, 石田 瞭 超音波エラストグラフィを用いた安静時と水保 持時の舌の硬さの検討 老年歯科医学，34：127−135，2019． 総説・解説 １．阿部伸一：「加齢による姿勢変化が咬合へ与 える影響−機能解剖学的考察−」 歯界展望，133：33−40，2019． ２．阿部伸一：「インプラント：知っておきたい 顎骨の基礎知識」 日 本 口 腔 イ ン プ ラ ン ト 学 会 誌，32：34− 42，2019． ３．阿部伸一：「発育段階で獲得する“口腔諸機 能・形態”に関する機能解剖」 顎顔面口腔育成会誌，７：15−19，2019． ４．山本将仁，是澤和人，小川雄大，廣内英智， 松永 智，佐々木穂高，小高研人，笠原典夫， 崎山浩司，阿部伸一：「インプラント装着後： 身体に現れる加齢変化」 日 本 口 腔 イ ン プ ラ ン ト 学 会 誌，32：181− 187，2019． 図 書 １．阿部伸一（共著）：「口腔外科のレベルアッ プ＆ヒント」 デンタルダイヤモンド社，東京，2019． ２．阿部伸一（分担執筆）：「歯科衛生士のため の摂食・嚥下リハビリテーション 第２版」 医歯薬出版，東京，2019． ３．阿部伸一（分担執筆）：「歯科局所麻酔ガイ ドブック」 HYORON，東京，2019． ４．阿部伸一(編集，分担執筆)，山本将仁(分担 執筆)：「やさしくわかる歯と口腔のビジュア ルガイド」 医歯薬出版，東京，2019． 学会発表 １．廣内英智，石束 叡，山本将仁，菅野亜紀， 佐藤正樹，四ツ谷 護，阿部伸一 顎関節“筋−腱−骨複合体”における形態形成 に関する組織学的研究 歯科学報，119⑶，241，2019． 第307回東京歯科大学学会 ２．三浦慶奈，大久保真衣，杉山哲也，石田 瞭 超音波エラストグラフィを用いた安静時と水分 保持時の舌の硬さの検討 第25回日本摂食嚥下リハビリテーション学会学 術大会 ３．橋本圭史，山本将仁，廣内英智，松永 智， 北村 啓，佐藤正樹，阿部伸一 食道入口部における筋束の構成に関する組織学 的検討 −高齢者における括約筋の機能低下と 誤嚥の関係に関する考察− 第307回東京歯科大学学会(例会)，2019年 ４．山本将仁．石束 叡，内藤 哲，橋本千明， 北村 啓，阿部伸一 形態学的視点からみた筋−骨のインターラク ション 第61回歯科基礎医学会学術大会，2019年10月14

日，東京歯科大学水道橋校舎 ５．高木貴博，橋本圭史，青木一充，北村 啓， 山本 仁，阿部伸一 嚥下機能時の軟口蓋・舌・咽頭・喉頭の動きを 協調させる鍵となる筋束 第308回東京歯科大学学会(総会)，2019年10月 19日，東京歯科大学水道橋校舎新館 ６．金平智恵美，北村 啓，橋本千 明，小 川 雄 大，是澤智久，山本将仁，阿部伸一 高齢者献体における輪状甲状関節および輪状披 裂関節の加齢変化 第308回東京歯科大学学会(総会)，2019年10月 19日，東京歯科大学水道橋校舎新館 ７．内藤 哲，山本将仁，阿部伸一 頭頸部筋付着部における形態形成 日本解剖学会 第107回関東支部学術集会,2019 年11月２日，東京女子医科大学 ８．山本将仁，是澤智久，北村 啓，阿部伸一 顎舌骨筋の下顎骨付着部における形態形成獲得 のプロセス 日 本 解 剖 学 会 第107回 関 東 支 部 学 術 集 会， 2019年11月２日，東京女子医科大学 口腔感染症のマイクロバイオーム解析 研究代表者 石原和幸(微生物学講座・教授） 研究分担者 中村修一(東北大学 大学院工学研究 科 応用物理学専攻 生物物理工学分 野)，新 谷 誠 康(小 児 歯 科 学 講 座･ 教 授), 齋 藤 淳(歯 周 病 学 講 座・教 授)，柴原孝彦(口腔顎顔面外科学講 座・教授)，河野通良(市川病院・皮膚 科・講師) １．研究の概要 口腔には，700種を越える細菌が共生・拮抗を起 こしながら存在している。特にデンタルプラークバ イオフィルムは，複雑な相互作用によって組成がダ イナミックに変動している。その変動は，時に内因 感染を引きおこす。近年，齲 ，歯周炎は特定の細 菌によって引きおこされるのではなく，バイオフィ ルムを構成するマイクロバイオームのバランスの乱 れ“ディスバイオーシス”によって起こると考えら れている｡本研究では，口腔疾患の病因解明のため に，16S rRNA 配列解析とメタゲノム解析によっ て，そこに存在する菌種および遺伝子を解析し，細 菌叢全体でどのような遺伝子が働き，マイクロバイ オームがどのように変化をしているかを解明する。 さらに，個々の細菌がディスバイオーシスのプロセ スにおいて果たす機能を解明する。それにより，マ イクロバイオームの変動のメカニズムを明らかに し，歯周病をはじめとする口腔感染症の病因解明を 試みる。 ２．取組状況 根尖病巣のマイクロバイオームに関しては，サン プルの採取・塩基配列解析を終了し，現在解析を 行っている。口腔マイクロバイオームの他臓器の疾 患との関わりとしては，掌蹠膿疱症患者の口腔マイ クロバイオームを解析し，その病態への影響につい て解析を行った。また，小児のマイクロバイオーム の解析によりマイクロバイオームの成立のプロセス についても解析を行っている。 マイクロバイオーム内における菌種間相互作用に ついては，ディスバイオーシスが起こる過程におけ る細菌間相互作用に焦点を当てた。共凝集性が高い ことが知られているFusobacterium nucleatum に注 目し, マイクロバイオームの変動においてF. nuclea-tum が他の菌種との間でどのような相互作用が認め られるのかについて解析を行った｡Treponema denti-cola については，付着してバイオフィルムを形成す ることと運動性を持つことが背反することに注目 し，バイオフィルム形成と運動性の制御機構を中心 に解析を行っている。 ３．本事業の成果 根尖病巣マイクロバイオームのα 多様性は，歯 肉溝や唾液マイクロバイオームより少なく，感染し た細菌のうち特定菌種が増加していることが明らか になった。マイクロバイオーム中の主要な属として は，Prevotella, Fusobacterium, Parvimonas, Por-phyromonas が 認 め ら れ，菌 種 と し て は

Porphy-romonas endodontalis, Fusobacerium nucleatum, Parvi-monas micra が主要なものであった。また，病巣が

高くなっていた。

Fusobacterium は，共凝集性が高く，根尖病巣の みならず，慢性歯周炎病巣にも増加が認められる菌

種である。根尖病巣で認められたF. nucleatum と

Porphyromonas gingivalis, Parvimonas micra, Capno-cytophaga ochracea との共培養による効果を検討す

ると，F. nucleatum と P. micra の間にバイオフィル

ム形成における相乗効果が認められることを明らか にした。

T. denticola の DNA binding protein の遺伝子発

現調節機構についての解析では, 複数の DNA bind-ing protein の機能を明らかにすることができた。 marR 様タンパクは，酸素感受性を持つタンパクで あり酸素分圧の上昇と共に DNA の結合性を失い， 通常抑えている酸素応答に関わる遺伝子の発現を促 進することが明らかになった｡ またtdsR(Treponema

denticola switching regulator)は，T. denticola の

switching 頻度を低下させ，その運動性に影響を与 えることを明らかにすることができた｡

【関連業績】＊当該年度のものに限ります。 雑誌論文

１．Horiuchi A, Kokubu E, Warita T, Ishihara K.

Synergistic biofilm formation by Parvimonas

micra and Fusobacterium nucleatum．

Anaerobe. 2 0 1 9 doi ： 1 0 . 1 0 1 6 / j. anaerobe. 2019.102100 図書 １．石原和幸：「歯周治療と歯肉縁下マイクロバ イオーム」服部正平 監修，新訂 ヒトマイク ロバイオーム研究最前線 エヌ・ティー・エ ス，東京 学会発表 １．山下慶子, 国分栄仁, 菊池有一郎, 齋藤 淳, 石原和幸 Treponema denticola の転写調節因子をコードす る遺伝子の役割に関する解析 日本細菌学雑誌，74：137，2019． 第92回日本細菌学会総会，2019年４月23日−25 日，札幌市 ２．深澤俊也，北村友里恵，山下慶子，菊池有一 郎, 国分栄仁, 奥山慶子, 藤本芳弘, 齋藤 淳, 石原和幸 Treponema denticola の環境ストレス応答機構の 解明 日本歯周病学会会誌，61：140，2019． 第62回秋季日本歯周病学会学術大会，2019年10 月25日−26日，北九州市 ３．北村友里恵，菊池有一郎，国分栄仁，齋藤 淳，石原和幸 Treponema denticola における表層病原性成分の 発現調節機構の解明

Journal of Oral Biosciences Supplement， 252，2019． 第61回歯科基礎医学会学術大会，2019年10月12 日−14日，東京 ４．菊池有一郎，柴山和子，国分栄仁，石原和幸 口腔細菌カプノサイトファガの OxyR 変異株 作製

Journal of Oral Biosciences Supplement， 285，2019．

第61回歯科基礎医学会学術大会，2019年10月12 日−14日，東京

５．吉川幸輝，菊池有一郎，国分栄仁，北村友里 恵，齋藤 淳，石原和幸

Porphyromonas gingivalis Hgp44の Treponema denticolaとの共凝集における付着ドメインの解明

Journal of Oral Biosciences Supplement， 288，2019． 第61回歯科基礎医学会学術大会，2019年10月12 日−14日，東京 ６．佐藤祐太郎，石原和幸 ビルベリー果実に含まれる天然物化合物の口腔 微生物に対する抗菌活性の測定

Journal of Oral Biosciences Supplement， 411，2019．

第61回歯科基礎医学会学術大会，2019年10月12 日−14日，東京

７．Yamashita K, Kikuchi Y, Fukasawa T, Saito A, Ishihara K.

Investigation of a Novel DNA binding protein ofTreponema denticola．

J Dent Res 98(Spec Iss A)：2742，IADR/ AADR/CADR 97th

Vancou-ver, BC, Canada． 機械感受性イオンチャネルによる生体機能制 御：常態から病態・臨床研究発展 研究代表者 澁川義幸(生理学講座・教授） 研究分担者 木村麻記(生理学講座・講師)，東川 明日香(生理学講座・助教)，山本 仁 (組織・発生学講座・教授)，村松 敬 (保存修復学講座・教授),篠田雅路(日 本大学・生理学講座・准教授） １．研究の概要 近年，機械感受性陽イオンチャネル(MSCIs)が， 様々な細胞機能の調節過程に関与することが報告さ れている(Nature, 2015 ; Nature Reviews Neurosci-ence, 2019)。従来，皮膚機械刺激は自由神経終末 によって受容されることで痛覚が発生するとされて きたが，ごく最近，皮膚に分布するシュワン細胞の MSCIs が皮膚機械刺激を受容し，神経終末に対し て伝達物質を放出することで疼痛が発生することが 報告された(Science, 2019)。加えてガン細胞増殖に 伴う組織圧迫が，ガン細胞の MSCIs を活性化し， 周囲の感覚ニューロンに抑制性伝達物質を放出する 結果，初期ガン増殖時の疼痛を緩和することでガン 増殖が進行するであろうことも報告されている。 骨・歯形成細胞にも MSCIs は発現し，これらが硬 組織形成・歯痛発現に深く関与する事を申請研究者 は集中的に報告している。本申請では常態・病態に おける MSCIs の生体機能制御への役割解析から MSCIs を標的とする分子創薬を目指す。 ２．取組状況 以下についての研究を実施している。 １)象牙質形成細胞(象牙芽細胞)の機械感受性陽 イオンチャネル(MSCIs)と細胞機能連関解析：象牙 芽細胞の MSCIs 活性化は歯痛発現のみならず，象 牙質形成にも関与する。そこで，①MSCIs 活性化 に伴う 細 胞 内 シ グ ナ ル 解 析 を 行 う。特 に 細 胞 内 cAMP 動 態 の ラ イ ブ イ メ ー ジ ン グ で MSCIs と cAMP 関連シグナルの解析を行う｡ ②細胞内 cAMP は細胞膜塩素イオン輸送を活性化する。塩素イオン 輸送は細胞膜塩素イオン−重炭酸イオン交換系を活 性化することで，細胞外への重炭酸イオン排出を増 加させる結果，象牙質形成を促進すると考えられ る。そこで，象牙質再生に対する MSCIs−cAMP −塩素イオン−重炭酸イオン交換の機能連関を解析 し，これらを標的とする硬組織形成促進の分子創薬 開発を行う。③MSCIs を活性化する硬組織形成促 進物質のスクリーニング：硬組織形成を促進すると 考えられる物質を持続的に投与した際の硬組織形成 能を石灰化機能解析で明らかにする。 ２)感覚受容細胞-ニューロン複合体による痛覚受 容解析：感覚受容細胞(象牙芽細胞・メ ル ケ ル 細 胞・グリア細胞)への機械刺激による MSCIs 活性化 とニューロンへの伝達物質放出の機能連関を明らか にする。 ３)口腔扁平上皮ガン細胞における MSCIs 発現を 解析し，ニューロンとの抑制性伝達の細胞生理学的 な詳細を明らかにする。 ３．本事業の成果 １)ヒト象牙質形成細胞(象牙芽細胞)に直接機械 刺激を加えると，機械感受性カルシウムイオン流入 が観測された。一方で細胞内 cAMP 濃度は，直接 機械刺激で減少した。今後両者の機能関連を検討す る。 ２)象牙質再生に対する MSCIs−cAMP−塩素イ オン−重炭酸イオン輸送の機能連関を解析するため に，ヒト象牙質形成細胞(象牙芽細胞)における重炭 酸イオン排出経路の検討をおこなった。重炭酸イオ ンは陰イオンであるため，細胞内陰イオン環境を保 持したままでなければ，その排出に伴う電流を記録 することはできない。そこで，広島大学歯学部口腔 生理学講座 杉田 誠教授より Gramicidin perfo-rated patch−clamp 法の指導を受けた。現在，本 法を用いた重炭酸イオン排出経路の電気生理学的解 析の準備を行っている。 ３)MSCIs を活性化する硬組織形成促進物質をヒ ト象牙質形成細胞(象牙芽細胞)に持続的に投与した ところ，いくつかの有力な候補因子が見出された。 ４)メルケル細胞において機械刺激による MSCIs 活性化とニューロンへの伝達物質放出の機能連関を 明らかにした。 ５)口腔扁平上皮ガン細胞における MSCIs 発現を

解析した。口腔扁平上皮ガン細胞に直接機械刺激を 加えると，機械刺激された細胞のみならず，周囲の ガン細胞にも応答が誘発された。一方で，ニューロ ンとの抑制性伝達の細胞生理学的な詳細については 検討中である。 【関連業績】＊当該年度のものに限ります。 雑誌論文

１. Muramatsu T, Kashiwagi S, Ishizuka H, Mat-suura Y, Furusawa M, Kimura M, Shibukawa Y.

Alkaline extracellular conditions promote the proliferation and mineralization of a human cementoblast cell line.

Int Endod J. 52⑸ : 639-645, 2019. doi : 10.1111/ iej.13044.

２．Higashikawa A, KimuraM, Shimada Y, Oh-yama S, Ofusa W, Tazaki M, Shibukawa Y. Merkel Cells Release Glutamate Following Mechanical Stimulation : Implication of Gluta-mate in the Merkel Cell-Neurite Complex. Front Cell Neurosci, 13 : Article 255, 2019. doi : 10.3389/fncel.2019.00255 ３．木村麻記，東川明日香，村 松 敬，石 原 和 幸，齋藤 淳，国分栄仁，柴山和子，菊池有一 郎，櫻井敦朗，喜田大智，大野建州，澁川義幸 歯学の進歩・現状「顎骨疾患プロジェクトから の情報発信」 ８．細胞膜タンパク質を標的とする石灰化機構 の解明と応用 歯科学報，119：301−306，2019．

４．Satou R, Shibukawa Y, Kimura M, Sugihara N.

Light Conditions Affect Rhythmic Expression of Aquaporin ５ and Anoctamin １ in Rat Submandibular Glands. HELIYON, in Press, 2019． ５．村松 敬，木村麻記，東川明日 香，大 野 建 州，菊池有一郎，喜田大智，国分栄仁，柴山和 子，櫻井敦朗，澁川義幸，齋藤 淳，石原和幸 歯学の進歩・現状「顎骨疾患プロジェクトから の情報発信」 ９．根尖部歯周組織の病態生物学 歯科学報，119：365−370，2019．

６. Tanaka A, Shibukawa Y, Yamamoto M, Abe S, Yamamoto H, Shintani S.

Developmental studies on the acquisition of perception conducting pathways via TRP channels in rat molar odontoblasts using im-munohistochemistry and RT-qPCR.

Anat Sci Int. 2019 Dec 17. doi : 10.1007/s12565 -019-00517-y. 総説・解説 １．澁川義幸：「自然界の観察から始まる歯科医 学：古代バビロニアから現代までの歯痛治療の 変遷」 歯科学報，119，2019． 図書 １．澁川義幸 口腔顎顔面痛の神経生理，In : 口腔外科のレベ ルアップ＆ヒント(片倉 朗編著） デンタルダイヤモンド社，2019，pp.48−49． 学会発表 (シンポジウム） １．Shibukawa, Y.

Intercellular Communication Between Odon-toblast and Neuron Explains Sensory

Transduction Mechanism for Dentinal Sensi-tivity

Symposium, Neural and Non-neuronal Cell Communication in Homeostasis and Disease : 97th General session & exhibition of the IAD, June 19−22，2019，Vancouver, Canada 97th General session & exhibition of the IADR Program book 230, 2019. ２．澁川義幸 歯内療法における痛みの分子細胞基盤 メインシンポジウムⅡ「歯内療法後の難治性疼 痛をどうするか」 第24回 日本口腔顔面痛学会学術大会，2019年 ９月29日，川崎市 (一般演題) １．鎌田聡仁，澁川義幸，山下秀一郎 ヒト由来セメント芽細胞の電位依存性イオン チャネル発現

日本補綴歯科学会 第128回学術大会，2019年 ５月10日−12日，札幌市

日補綴会誌11．128回特別号：164，2019． ２．Kamata S, Higashikawa A, Kimura M,

Shibukawa Y, Yamashita S．

Voltage-dependent Ionic Channels in Human Cementoblast

97th General session & exhibition of the IADR, June 19−22, 2018, Vancouver, Canada. 97th General session & exhibition of the IADR Program book 226, 2019．

３．Higashikawa A, Kimura M, Shimada M, Ofusa W, Ohyama S, Ando M, Kono K, Mochi-zuki H, Shibukawa Y.

Stretch−activated Ionic Channels in Rat Trigeminal Ganglion Neurons．

97th General session & exhibition of the IADR, June 19−22, 2019, Vancouver, Canada. 97th General session & exhibition of the IADR Program book 226, 2019．

４．Inoue H, Kuroda H, Ishikawa N, Ofusa W, Ohyama S, Nagai S, Kamata S, Higashikawa A, Kimura M, Shibukawa Y, Ichinohe T． Impact of pannexin−１ channel to Bz−ATP induced inward current．

97th General session & exhibition of the IADR, June 19−22, 2019, Vancouver, Can-ada．

97th General session & exhibition of the IADR Program book 170, 2019．

５．Kimura M, Higashikawa A, Ohyama S, Ofusa W, Kuroda H, Mochizuki H, Ando M, Kono K, Shibukawa Y．

Intracellular cAMP increase evokes Ca２+ in-flux in odontoblasts．

97th General Session & Exhibition of the IADR, June 19−22th, 2019, Vancouver, Can-ada．

97th General Session & Exhibition of the IADR Program book, 173, 2019．

６．井上博之，黒田英孝，大山定男，石崎元樹， 松永真由美，矢崎龍彦，東川明日香，木村麻 記，澁川義幸，一戸達也 三叉神経節ニューロンにおける炎症と疼痛に関 与する P２X 受容体の生理学的特性 第18回釧路ニューロサイエンスワークショッ プ，2019年７月５−６日，釧路市 釧路ニューロサイエンスワークショップ抄録 集，p.31． ７．石崎元樹，松永真由美，矢崎龍彦，井上博 之，戸田はる菜，東川明日香，木村麻記，黒田 英孝，澁川義幸，一戸達也 ラット扁平上皮癌の機械感受性イオンチャネル 第18回釧路ニューロサイエンスワークショッ プ，2019年７月５−６日，釧路市 釧路ニューロサイエンスワークショップ抄録 集，p.32． ８．大山定男，木村麻記，東川明日香，澁川義幸 モデルラットを用いた象牙痛発生メカニズムの 解析 第18回釧路ニューロサイエンスワークショッ プ，2019年７月５−６日，釧路市 釧路ニューロサイエンスワークショップ抄録 集，p.30． ９．松永真由美，木村麻記，戸田はる菜，石 元 樹，矢 龍 彦，大 山 定 男，大 房 航，井 上 博之，東川明日香，澁川義幸，一戸達也 ヒト象牙芽細胞の機械刺激は細胞内遊離 Ca2＋ 濃度を増加する 第18回釧路ニューロサイエンスワークショッ プ，2019年７月５−６日，釧路市 釧路ニューロサイエンスワークショップ抄録 集，p.33． 10．矢 龍 彦，大 山 定 男，大 房 航，戸 田 は る 菜，石 元樹，松 永 真 由 美，井 上 博 之，東 川 明日香，木村麻記，澁川義幸，一戸達也 三叉神経節ニューロンの機械刺激誘発性細胞間 コミュニケーション 第18回釧路ニューロサイエンスワークショッ プ，2019年７月５−６日，釧路市 釧路ニューロサイエンスワークショップ抄録 集，p.34． 11．黒田英孝，井上博之，東川明日香，木村麻 記，石川 昂，城 戸 幹 太，半 田 俊 之，今 泉 う

の，澁川義幸，一戸達也 三叉神経節ニューロンにおける Panexin−１ チャネルを介した P２X７−P２X４受容 体 の 機能連関 第24回日本口腔顔面痛学会学術大会，2019年９ 月27日−29日，川崎市． 12．鎌田聡仁，東川明日香，木村麻記，井上博 之，大山定男，大房 航，澁川義幸，山下秀一 郎 セメント芽細胞における Ca2+ 活性化 K+ チャネ ル発現 第61回歯科基礎医学会学術大会，2019年10月13 日−15日，東京都千代田区

Journal of Oral Biosciences, Suppl., p.122, 2019. 13．大山定男, 人見涼露, 東川明日香, 大房 航, 戸田はる菜，黒田英孝，木村麻記，小野堅太 郎，澁川義幸 象牙質痛メカニズムの解析 : in Vivo study 第61回歯科基礎医学会学術大会，2019年10月13 日−15日，東京都千代田区

Journal of Oral Biosciences, Suppl., p.359, 2019． 14. 石崎元樹, 戸田はる菜, 大山定男, 大房 航， 東川明日香，木村麻記，澁川義幸，一戸達也 ラット扁平上皮癌細胞の機械感受性イオンチャ ネル 第61回歯科基礎医学会学術大会，2019年10月13 日−15日，東京都千代田区

Journal of Oral Biosciences Supplement, p.43, 2019． 15．永井佐代子，戸田はる菜，大山定男，大房 航, 東川明日香, 木村麻記, 澁川義幸, 片倉 朗 骨芽細胞の機械感受性イオンチャネル発現 第61回歯科基礎医学会学術大会，2019年10月13 日−15日，東京都千代田区

Journal of Oral Biosciences, Suppl., p.31, 2019. 16．松永真由美，木村麻記，戸田はる菜，大山定 男, 大房 航, 東川明日香, 澁川義幸, 一戸達也 ヒト象牙芽細胞における機械刺激誘発性細胞内 遊離 Ca2+_濃度増加 第61回歯科基礎医学会学術大会，2019年10月13 日−15日，東京都千代田区

Journal of Oral Biosciences, Suppl., p.214, 2019． 17．井上博之，黒田英孝，石川 昂，大山定男， 東川明日香，木村麻記，澁川義幸，一戸達也 ラット三叉神経節ニューロンにおける P２X７ 受容体-pannexin-１ チャネル-P２X４ 受容体相 互作用の電気生理学的機能検索 第61回歯科基礎医学会学術大会，令和元年10月 13日−15日，東京都千代田区

Journal of Oral Biosciences, Suppl., p.219, 2019．

18．木村麻記，東川明日香，戸田はる菜，大山定 男，大房 航，澁川義幸

象牙芽細胞におけるアルカリ刺激受容機構 High pH−sensitive intracellular Ca2+

signaling pathway in odontoblasts．

第61回歯科基礎医学会学術大会，2019年10月13 日−15日，東京都千代田区

Journal of Oral Biosciences, Supple. p.97, 2019. 19．東川明日香，木村麻記，戸田はる菜，隝田み ゆき，大房 航，大山定男，河野恭祐，望月浩 之，澁川義幸 三叉神経節ニューロンの機械刺激感受性 第61回歯科基礎医学会学術大会，2019年10月13 日−15日，東京都千代田区

Journal of Oral Biosciences, Suppl., p.358, 2019.

20．Ohyama S, Hitomi S, Higashikawa A, Ofusa W, Mochiduki H, Andou M, Kono K, Kuroda H, Kimura M, Ono K, Sibukawa Y．

Neurotransmission between odontoblasts and pulpal neurons generates dentinal sensitivity : in Vivo study．

The ４th Asia Pacific Regional Congress of the International Association for Dental Re-search, November 28−30th, 2019, Brisbane, Australia Poster number 84．

21. Kimura M, Higashikawa A, Toda H, Ohyama S, Ofusa W, Kuroda H, Mochizuki H, Kono K and Shibukawa Y．

Plasma membrane Ca2+

in dentinogenesis．

The ４th Asia Pacific Regional Congress of the International Association for Dental Re-search, November 28−30th, 2019, Brisbane, Australia Poster number 83．

歯科のパラダイムシフトとなり得るデジタル ファブリケーション機器開発および技術開発 研究代表者 松永 智(解剖学講座・准教授） 研究分担者 矢島安朝(口腔インプラント学講座・ 教授)，高野直樹(慶應義塾大学・理工 学部・教授)，田坂彰規(パーシャルデ ンチャー補綴学講座・講師)，阿部伸 一(解剖学講座・教授)，小髙研人(歯 科放射線学講座・助教)，笠原正彰(歯 科理工学講座・助教） １．研究の概要 本研究は，光学スキャナーや樹脂／金属３D プリ ンタなどの最新デジタルファブリケーション機器を 歯科医療に応用するために必要なテクニック(例え ばコツなど)と，日本人の顎顔面に最適な治療器具 (口腔外科手術時のガイドやジグ，プレートや歯科 インプラントなど)開発を実現することを目的とし て，工学的手法に基づいた生体組織および材料の定 量解析・データベース作成を行い，実データに裏打 ちされたデジタルファブリケーションのプラット フォームを構築することを目的とする。 ２．取組状況 申請者らは慶應義塾大学理工学部の高野教授ら と，昨年までの大学間連携等による共同研究「メカ ノバイオロジーに基づいたデジタルファブリケー ションシステムの構築」として，計算工学と歯科理 工学，さらには生体力学を駆使し，ヒト上顎洞粘膜 の伸展試験(口腔インプラント治療時に行われるサ イナスリフト時の感覚をシミュレートするための基 礎研究)，金属３D プリンタを用いて作製した三次 元造形物の精度検証と力学強度試験を行い，成果発 表・論文投稿を行ってきた。 本研究では，今年度新たに金属３D プリンタを用 いて歯科補綴物(クラスプと部分床義歯の金属床)を 様々な条件下で三次元造形(n=60)を行っている。 前年度までの共同研究の成果として，いくつかの造 形物に対して独自の反復着脱試験機の開発を行って おり，京都の井元製作所から慶應義塾大学に送られ た試験機を用いたプレリミナリーな試験を進めなが ら，本年度内に更なる三次元造形を行った。造形物 に対して µCT 撮像による三次元構造解析と撮像下 における力学試験，および腐食試験，反復着脱試 験，さらには破壊試験を行うことで，効率化，高精 度化のための独自テクニック開発を行う予定であ る。このうち，いくつかの代表的な条件下において 造形したモデルケースについて µCT 撮像を行った 後，実際の試験を行っている最中である。随時作製 される三次元造形物についてさらに µCT 撮像を行 い，構造解析を進めていく。また，歯科補綴物に加 えて口腔外科手術で用いられるガイドや我々の研究 グループが独自開発したジグやプレートについて も，金属３D プリンタを用いて作製し力学試験を含 めた検討を順次行っていく予定である。 ３．本事業の成果 この共同研究により，導入が進められている金属 ３D プリンタの歯科臨床応用に先駆けて，その精度 検証によりエビデンスを確保するとともに，｢東歯 大方式」のテクニックを開発，速やかに効率的，安 全な臨床応用につなげることができる。 【関連業績】＊当該年度のものに限ります。 雑誌論文

１．Furukawa T, Matsunaga S, Morioka T, Nakano T, Abe S, Yoshinari M, Yajima Y． Study on bone quality in the human mandible −Alignment of biological apatite crystallites− Journal of Biomedical Materials Research Part B : Applied Biomaterials, 107⑶ : 838−846, 2019.(doi : 10.1002/jbm.b.34180. 30296354.） ２.Takano N, Takizawa H, Ito K, Odaka K,

Mat-sunaga S, Abe S．

Study on compressive property on aluminum alloy lattice structure additively manufactured by ３D printing technology．

Journal of the Society of Materials Science Ja-pan, 68⑷ : 351−357, 2019．

３．Tasaka A, Matsunaga S, Odaka K, Ishizaki K, Ueda T, Abe S, Yoshinari M, Yamashita S, Sakurai K．

Accuracy and retention of denture base fabri-cated y heat curing and additive manufactur-ing．

Journal of Prosthodontic Research, 63⑴ : 85− 89，2019.(doi : 10.1016/j.jpor.2018.08.007.） ４. Matsunaga S, Yamada M, Kasahara N,

Kasa-hara M, Odaka K, Fujii R, Miyayoshi N, Sekiya S, Sako R, Sugiuchi A, Abe S, Fu-rusawa M．

Tooth root cross-section variations of signifi-cance for endodontic microsurgery and pre-dicted risk of concealed canal isthmus based on cross-sectional morphology : three-dimen-sional morphological analysis of Japanese maxillary first molars using micro−CT Journal of Hard Tissue Biology, 28 : １−５, 2019．

５．Tasaka A, Uekubo Y, Mitsui T, Kasahara T, Takanashi T, Homma S, Matsunaga S, Abe S, Yoshinari M, Yajima Y, Sakurai K, Yamashita S.

Applying intraoral scanner to residual ridge in edentulous regions : in vitro evaluation of inter-operator validity to confirm trueness． BMC Oral Health, 19⑴ : 264, 2019． ６．高野直樹，瀧澤英男，伊藤幸太，小高研人， 松永 智，阿部伸一 ３D プリンティング技術により積層造形された アルミ合金ラティス構造の圧縮特性に関する研 究材料，68⑷：351−357, 2019．(査読有） ７. Arakawa K, Matsunaga S, Nojima K, Nakano

T, Abe S, Yoshinari M, Sueishi K．

Micro− and nanostructural characteristics of rat masseter muscle enthuses

JHTB, 28⑷ : 365−370, 2019．

８．Takano M, Sugahara K, Koyachi M, Odaka K, Matsunaga S, Homma S, Abe S, Katakura A, Shibahara T．

Maxillary reconstruction using tunneling flap

technique with ３D custom-made titanium mesh plate and particulate cancellous bone and marrow graft : a case report．

Maxillofacial Plastic and Reconstructive Sur-gery, 41⑴：43，2019． 学会発表 １．橋本圭史，山本将仁，廣内英智，松永 智， 北村 啓，佐藤正樹，阿部伸一 食道入口部における筋束の構成に関する組織学 的検討 −高齢者における括約筋の機能低下と 誤嚥の関係に 関する考察− 第307回東京歯科大学学会（例会)，2019年６月 １日，東京歯科大学水道橋校舎新館 ２．草場 岳，松永 智，小川雄大，水野周平， 野島邦彦，西井 康 筋機能圧低下にともなう下顎骨咬筋付着部のミ クロ／ナノ構造特性変化 第78回東京矯正歯科学 会 大 会，2019年７月11 日，有楽町朝日ホール ３．松永 智，是澤和人，奥寺 元，鈴木正史， 吉成正雄，矢島安朝，阿部伸一 歯科インプラント周囲に新生された顎骨のミク ロ／ナノ構造特性 49回日本口腔インプラント学会，2019年９月21 日，福岡国際会議場 ４．中島孝輔，松永 智，古川丈博，阿部伸一， 古谷義隆，矢島安朝 マウス大腿骨の生体アパタイト結晶配向性が尾 部懸垂により生じる変化について 49回日本口腔インプラント学会，2019年９月21 日，福岡国際会議場 ５．大津雄人，松永 智，中島孝輔，古川丈博， 矢島安朝 尾部懸垂マウス大腿骨へ埋入したインプラント の周囲骨への影響 49回日本口腔インプラント学会，2019年９月21 日，福岡国際会議場 ６．小川雄大，廣内英智，野口 拓，山本将仁， 松永 智，阿部伸一 日本人腓骨は顎顔面再建手術後の歯科インプラ ント埋入に十分な骨量／骨質を有するのか？ 第49回日本口腔インプラント学会，2019年９月

21日，福岡国際会議場 ７．小川雄大，是澤智久，橋本圭史，橋本千明， 山本悠太郎，廣内英智，山本将仁，松永 智， 佐藤正樹，阿部伸一 骨格筋再生過程における M２マクロファージ および Tcf４陽性線維芽細胞の局在に関する検 索 第61回歯科基礎医学会学術大会，2019年10月12 日，東京歯科大学水道橋校舎 ８．廣内英智，小川雄大，橋本千明，髙木貴博， 山本悠太郎，松永 智，阿部伸一 顎顔面再建手術後の歯科インプラント埋入を想 定した日本人腓骨の形態学的基礎研究 第61回歯科基礎医学会学術大会，2019年10月12 日，東京歯科大学水道橋校舎 ９．山本悠太郎, 北村 啓, 廣内英智, 石束 叡, 内藤 哲，山本将仁，松永 智，阿部伸一 マウスの下顎頭および蝶形骨における二次軟骨 の発育特性 第308回東京歯科大学学会（総会)，2019年10月 19日，東京歯科大学水道橋校舎新館 10．小谷地雅秀, 菅原圭亮, 小髙研人, 松永 智, 小山 侑，後藤多津子，片倉 朗 Mixed Reality・CAD/CAM 技術を併用した Le Fort Ⅰ型骨切り術の精度検証 第64回日本口腔外科学会総会，2019年10月25日 −27日，札幌

11．Kasahara K, Sugahara K, Koyachi M, Shin M, Koyama Y, Odaka K, Matsunaga S, Abe S, Katakura A．

Technical report of Le Fort I osteotomy using Microsoft®_{HoloLens and ３D devices．}

７th Biennial Congress of the ADT Tokyo, Ja-pan June 20−22, 2019

12．Sugahara K, Koyachi M, Odaka K, Matsu-naga S, Abe S, Katakura A．

Surgical Application of ３D devices and Mixed Reality in Oral and Maxillofacial Sur-gery．

７th Biennial Congress of the ADT Tokyo, Ja-pan June 20−22, 2019