生体イメージングとバイオインフォマティクスで解き明かす歯牙移動の制御

矯正歯科臨床で生じる歯の移動には、周囲の骨改造が必要となり、歯へのメカニカルストレスがそのプロセスの起点となる。歯根膜は歯へのメカニカルストレスを感受する組織である。歯の移動には歯根膜を介した骨代謝調節機構が必要であると考えられてきたが、そのメカニズムは依然解明されていない点が多い。本研究は、歯根膜のメカニカルストレスを介したCa2+シグナルの動態について生体周囲環境を残した生きた組織で解析し、バイオインフォマティクスで得られた骨代謝とCa2+シグナルに共通する変動因子と情報統合することで、臨床応用へ繋がる歯の移動制御メカニズムを明らかにすることを目的とする。令和3年度の研究成果において、矯正治療患者の便宜抜去小臼歯から歯根膜組織を採取し、生細胞内Ca2+蛍光指示薬で組織内に存在する歯根膜細胞を生きた状態のまま 蛍光標識することに成功した。令和4年度の研究計画では、まず共焦点レーザー顕微鏡を用いた連続断層撮影によって3次元構築を行い、さらに経時的な時間情報を取得し、Ca2+の変動を4次元で捉えることを目標にしていた。その結果、短時間において立体構築した細胞の経時的な挙動を捉えることに成功したものの、長時間での変化を追うことは非常に困難を極めている。その大きな理由として、観察中の蛍光色素の退色が想定以上に大きい事と、観察組織の固定が安定しないためデータの定量化に問題が生じることが挙げられる。これらの問題点については、観察手法や時間軸の設定変更を検討している。また、３次元構築とタイムラプス観察を同時ではなく別々に行う事についても検討中である。今後は実験条件の最適化を図る一方で、上記 実験で得られた研究結果とMicroarrayによる網羅的な遺伝子発現解析および未知遺伝子を含むトランスクリプトーム解析へと発展させていく予定である。

矯正歯科臨床で生じる歯の移動には、周囲の骨改造が必要となり、歯へのメカニカルストレスがそのプロセスの起点となる。歯根膜は歯へのメカニカルストレスを感受する組織である。歯の移動には歯根膜を介した骨代謝調節機構が必要であると考えられてきたが、そのメカニズムは依然解明されていない点が多い。本研究は、歯根膜のメカニカルストレスを介したCa2+シグナルの動態について生体周囲環境を残した生きた組織で解析し、バイオインフォマティクスで得られた骨代謝とCa2+シグナルに共通する変動因子と情報統合することで、臨床応用へ繋がる歯の移動制御メカニズムを明らかにすることを目的とする。令和3年度の研究成果において、矯正治療患者の便宜抜去小臼歯から歯根膜組織を採取し、生細胞内Ca2+蛍光指示薬で組織内に存在する歯根膜細胞を生きた状態のまま 蛍光標識することに成功した。令和4年度の研究計画では、まず共焦点レーザー顕微鏡を用いた連続断層撮影によって3次元構築を行い、さらに経時的な時間情報を取得し、Ca2+の変動を4次元で捉えることを目標にしていた。その結果、短時間において立体構築した細胞の経時的な挙動を捉えることに成功したものの、長時間での変化を追うことは非常に困難を極めている。その大きな理由として、観察中の蛍光色素の退色が想定以上に大きい事と、観察組織の固定が安定しないためデータの定量化に問題が生じることが挙げられる。これらの問題点については、観察手法や時間軸の設定変更を検討している。また、３次元構築とタイムラプス観察を同時ではなく別々に行う事についても検討中である。今後は実験条件の最適化を図る一方で、上記 実験で得られた研究結果とMicroarrayによる網羅的な遺伝子発現解析および未知遺伝子を含むトランスクリプトーム解析へと発展させていく予定である。