歯槽骨の大規模三次元イメージングによる歯牙移動時の歯槽骨改造の解明

利用牙槽骨的大规模三维成像阐明牙齿移动过程中牙槽骨的重塑

基本信息

批准号：
19K19295
负责人：
中條真奈
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K19295/
关键词：
FIB-SEM 骨細胞コラーゲン線維骨系細胞直交配置型FIB-SEM 歯槽骨改造

项目摘要

歯科矯正力による歯牙移動時の歯槽骨改造の解明には、歯槽骨内におけるコラーゲン線維を主とする基質成分と細胞成分との相互作用を解明することが重要である。本研究ではナノサイズのコラーゲン線維とマイクロサイズの骨系細胞群を高解像度かつ広範囲に観察し、三次元イメージングを行うことで、歯科矯正力に対する歯槽骨改造を解明することを目的としている。具体的には歯科矯正力を付与したマウス歯槽骨を直交配置型FIB-SEMや共焦点レーザー顕微鏡で観察し、Amiraソフトウェアで解析することを計画している。本年の研究成果により、直交配置型FIB-SEMよりもさらに広範囲の観察が可能なプラズマFIB-SEMを用いて、歯科矯正力を1日間付与したマウス歯槽骨を観察することができた。観察時にFIB加工によりサンプルが破壊されることが数回生じたため、電子染色後の脱水、レジン置換、包埋、重合の過程のプロトコルを見直し、サンプル作製条件の改良を行った。この改良の結果、FIB-SEM観察中にサンプルが破壊されることなく観察が可能となった。また、観察対象であるマウスの上顎第一大臼歯が大きく遠心傾斜していることから、連続SEM観察を続けると観察範囲から観察対象が逸れることが判明した。そこで、レジン包埋したサンプルのトリミング方向や、観察時におけるステージへのサンプルの貼り付け方向、ステージの傾斜を調節することで、約1000枚の連続SEM観察を続けながら観察対象が逸れないように設定を変更した。プラズマFIB-SEMを用いることで、50 nm/voxelと高解像度ながら、観察範囲はおよそ200 μm×100 μm×50 μmと非常に広範囲な領域のデータが取得できた。

为了阐明由于正畸力引起的牙齿移动过程中牙槽骨的改变，重要的是要阐明底物成分（主要是胶原蛋白纤维和肺泡骨中的细胞成分）之间的相互作用。这项研究旨在通过观察纳米大小的胶原纤维和微分骨细胞基团的高分辨率和进行三维成像的微型骨细胞基团来阐明正畸力的牙槽骨修饰。具体而言，我们计划使用正交Fib-SEM或共聚焦激光显微镜观察带有正畸力的正畸力的小鼠牙槽骨，并使用AMIRA软件对其进行分析。今年的研究结果使我们能够使用血浆FIB-SEM观察到已经赋予正畸强度一天的小鼠牙槽骨骼的肺泡骨头，可以在比正交Fib-SEM的范围内观察到的牙齿骨骼。由于在观察过程中由于FIB加工而被破坏了几次，因此回顾了电子染色后的脱水，树脂取代，嵌入和聚合的方案，并改善了样品制备条件。由于这种改进，可以进行观察，而不会在FIB-SEM观察过程中破坏样品。此外，由于观测靶的小鼠的上颌第一磨牙在很大程度上是离心的，因此发现连续的SEM观测值偏离观察范围。因此，通过调整树脂包裹的样品的修剪方向，在观察过程中将样品连接到阶段的方向以及阶段的倾斜度，将设置更改，以使观测对象在继续执行约1,000张床单的连续SEM观察过程中不偏转。通过使用血浆FIB-SEM，获得了非常宽的区域中的数据，高分辨率为50 nm/voxel，观察范围约为200μmx100μmx50μm。