Challenges in developing a method to control salivary secretion using optogenetics to improve oral microflora

开发利用光遗传学控制唾液分泌以改善口腔微生物区系的方法面临的挑战

• 批准号: 22K19617
• 负责人: 安部 力
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19617/
• 关键词: 交感神経; 副交感神経; 顎下腺; 唾液; 口腔保健; 自律神経; 光遺伝学

神経を特異的に刺激するオプトジェネティクス（光遺伝学）技術は，ターゲット神経細胞にウイルスベクターや遺伝子改変動物の交配にて光受容体タンパクを発現させ，光を照射することで神経細胞を特異的に操作することができる。今年度の研究では，この技術を顎下腺に用い，自律神経光刺激を用いた唾液分泌促進手法を確立した。ChAT-cre（副交感神経）およびDBH-creマウス（交感神経）とChR2-floxマウスをかけ合わせて，顎下腺を支配する各自律神経を操作できるマウスを作製した。約4週間のリカバリーの後，青色光照射を用いた唾液分泌能を電気抵抗測定器を用いて定量的に評価した。顎下腺内に電気抵抗測定器のプローブを挿入し，青色光照射にて副交感神経や交感神経を活性化すると，顎下腺内電気抵抗値は低下した。このことから，副交感神経および交感神経のいずれかの自律神経活性化にて唾液分泌が促されていることが示唆された。次に，光ファイバーを埋入・装着することなく顎下腺自律神経刺激ができる，近赤外光と希土類のランタノイドを用いた新しい低侵襲光遺伝学技術の確立を目指した。顎下腺上にランタノイドシートを埋入し，体外から近赤外光を照射すると，顎下腺内電気抵抗値は低下した。このことから，体外からの近赤外光照射を用いることで，低侵襲的に唾液分泌を促すことができる可能性が考えられた。これにより自由行動下マウスの顎下腺を長期間刺激することで，口腔内微生物叢の構成変化を捉えることができる可能性が示唆された。

Neuro-specific stimulation of the brain is the development of photoreceptors in mating animals that are modified by neuro-specific stimulation of the brain (photogenetics), and light irradiation of the brain is the specific manipulation of the brain cells. This year's research has established techniques for stimulating salivary secretion in the submandibular gland and in the use of autonomic nerve stimulation. ChAT-cre (parasympathetic) and DBH-cre (sympathetic) and ChR2-flox are controlled by the submandibular gland. After about 4 weeks of exposure, saliva secretion was quantified by an electrical resistance tester. The electrical resistance of the submandibular gland was lower than that of the parasympathetic and sympathetic nerves when irradiated with cyan light. The parasympathetic nervous system and the sympathetic nervous system are activated, and saliva secretion is stimulated. Next, the establishment of a new and low-invasive optical technology for the application of near-infrared light and rare earth light in the treatment of submandibular gland autonomic nervous stimulation Submandibular gland electrical resistance is low when exposed to light outside the body The possibility of low invasion of saliva secretion is examined. The possibility of a change in the composition of the oral microbiome is demonstrated by the long-term stimulation of the submandibular glands.

项目成果

歯科診断方法及び歯科診断装置

牙科诊断方法及牙科诊断装置

• 发表时间: 2022

Galvanic vestibular stimulation-induced activation of C1 neurons in medulla oblongata protects against acute lung injury.

电前庭刺激诱导的延髓 C1 神经元激活可预防急性肺损伤。

• DOI: 10.1152/ajpregu.00131.2022
• 发表时间: 2023
• 期刊: Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol
• 作者: Abe C;Katayama C;Ohbayashi K;Horii K;Ogawa B;Fujimoto C;Iwasaki Y;Nin F;Morita H.
• 通讯作者: Morita H.