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

使用光生物调节和 ES 细胞衍生的 MSC 进行再生治疗的新策略

• 批准号: 21K19590
• 负责人: 片桐 さやか
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Tokyo Medical and Dental University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19590/
• 关键词: photobiomodulation; 光エネルギー; ES細胞; MSC; 歯周病

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もしくは8Jでの照射によって、細胞増殖活性が増殖すること、また、3J、6Jでの照射では、照射回数によって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。今後、ES細胞由来PDL-MSCを確立し、本結果に基づいて光エネルギーによって活性化したphotobiomodulation活性型ES細胞由来PDL-MSCを確立する。ES細胞由来MSCを骨芽細胞誘導培地にて培養を行い、各条件のダイオードレーザーを照射し、アルカリフォスファターゼ活性の評価および骨芽細胞分化、歯根膜分化の指標となる遺伝子発現の変化を評価する。

目前临床上普遍使用的使用细胞因子和生长因子等不以细胞为资源的牙周组织再生疗法，其再生范围有限。为了扩大再生的应用范围，申请人将自体牙周膜组织源性干细胞（PDL-MSC）加工成片状并移植到人体中，并证实了其安全性和有效性。为了获得 PDL-MSC，必须从患者身上拔牙，而且由于 iPS 细胞具有基因突变的风险，因此我们重点关注 ES 细胞作为不产生免疫排斥的 MSC 的细胞来源。激光已被证明具有生物效应，例如光生物调节。 MSCs的激光照射已经表明，根据照射条件，细胞增殖得到促进，未分化标记物OCT4的表达增加，有利于成骨分化的Runx2和Osterix的表达增加，矿化增强。已经表明，MSC的分化可以通过照射条件来控制。作为适应 ES 细胞的初步步骤，我们评估了 Er:YAG 激光照射对 PDL-MSC 的光能应用。我们发现，用6J或8J照射会增加细胞增殖活性，而用3J或6J照射会促进钙化诱导，并根据照射次数改变与分化相关的基因表达。未来，我们将建立ES细胞来源的PDL-MSCs，并基于这些结果，我们将建立光能激活的光生物调节激活ES细胞来源的PDL-MSCs。 ES细胞来源的MSC在成骨细胞诱导培养基中培养，在各种条件下用二极管激光照射，并评估碱性磷酸酶活性和基因表达的变化，这是成骨细胞分化和牙周膜分化的指标。

项目成果

Treatment of Peri-implantitis Caused by Malpositioning and an Extra Implant: A Case Report

错位和额外种植体引起的种植体周围炎的治疗：病例报告

• DOI: 10.11607/prd.4800
• 发表时间: 2022
• 期刊: The International Journal of Periodontics & Restorative Dentistry
• 作者: Shiba Takahiko;Katagiri Sayaka;Komatsu Keiji;Nemoto Takashi;Takeuchi Yasuo;Chen Bo;Zhou Yongsheng;Iwata Takanori
• 通讯作者: Iwata Takanori

Novel bone regenerative therapy: sequential microarray analysis of Er:YAG laser-ablated bone tissue and the modification of gene expression in osteocytes and osteoblasts

新型骨再生疗法：Er:YAG激光烧蚀骨组织的序贯微阵列分析以及骨细胞和成骨细胞基因表达的修饰

• 发表时间: 2021
• 作者: Ohsugi Y;Katagiri S;Aoki A
• 通讯作者: Aoki A

Low-level Er:YAG laser irradiation induced alteration of gene expression in rat calvarial osteogenic cells

低水平 Er:YAG 激光照射诱导大鼠颅骨成骨细胞基因表达的改变

• 发表时间: 2021
• 作者: Shimohira T;Niimi H;Ohsugi Y;Tsuchiya Y;Morita K;Yoshida S;Hatasa M;Shiba T;Kadokura H;Yokose S;Katagiri S;Iwata T;Aoki A
• 通讯作者: Aoki A

Sequential microarray analysis of Er:YAG laser ablated bone tissue

Er:YAG 激光烧蚀骨组织的序列微阵列分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Ohsugi Y;Katagiri S;Niimi H;Hatasa M;Watanabe K;Shimohira T;Mizutani K;Kadokura H;Yokose S;Iwata T;Aoki A
• 通讯作者: Aoki A

Low-Level Erbium-Doped Yttrium Aluminum Garnet Laser Irradiation Induced Alteration of Gene Expression in Osteogenic Cells from Rat Calvariae

低水平掺铒钇铝石榴石激光照射诱导大鼠颅骨成骨细胞基因表达的改变

• DOI: 10.1089/photob.2020.4958
• 发表时间: 2021
• 期刊: Photobiomodulation, Photomedicine, and Laser Surgery
• 作者: Shimohira Tsuyoshi;Niimi Hiromi;Ohsugi Yujin;Tsuchiya Yosuke;Morita Kazuki;Yoshida Sumiko;Hatasa Masahiro;Shiba Takahiko;Kadokura Hiroshi;Yokose Satoshi;Katagiri Sayaka;Iwata Takanori;Aoki Akira
• 通讯作者: Aoki Akira