Research Projects -
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Development of periodontal tissue regeneration therapy for horizontal alveolar bone resorption with collagen-binding FGF-2
Grant number：19H03831 2019.04 - 2023.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Takashiba Shogo
Grant amount：\17030000 （ Direct expense: \13100000 、 Indirect expense：\3930000 ）
Basic fibroblast growth factor (bFGF) has limited periodontal regenerative applications due to its low local fixation. We have shown that collagen-binding bFGF (CBFGF) in combination with collagen powder (CP) is effective in the treatment of horizontal alveolar bone defects in rats, and in this study we characterized CBFGF and evaluated the efficacy of CBFGF/CP in a canine model. CBFGF/CP increased the number of mesenchymal stem cell-like cells and cells expressing NANOG and PDGF receptor alpha on postoperative day 5, and promoted new bone and cementum formation in both vertical and horizontal bone defects. In conclusion, CBFGF/CP can greatly improve the limitations of conventional periodontal regenerative therapy.
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Grant number：22390397 2010 - 2012
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
TAKASHIBA Shogo, MAEDA Hiroshi, OHARA Naoya, NOZOE Mikio
Grant amount：\13000000 （ Direct expense: \10000000 、 Indirect expense：\3000000 ）
It is difficult to measure serum IgG antibody titers against periodontopathic bacteria stably and speedily. In this study, we havesucceeded to select antigens of Porphyromonas gingivalisfor effective serodiagnosis of periodontitis and synthesized 16 antigens. In addition, we confirmed the reaction against serum obtained from periodontal patients. Inthe future, we will identify antigens for effective serodiagnosis and establish the automatic diagnostic system.
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Mail Medicine using Fingertip Plasma for Screening and Monitoring Periodontitis
Grant number：18209061 2006 - 2008
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
TAKASHIBA Shogo, NAGATA Toshihiko, ABIKO Nobumitu, YAMAZAKI Kazuhisa, NAGASAWA Tosiyuki, HINO Takamune, YOSHIMURA Atsutoshi, SHIMAUCHI Hidetoshi, OGATA Yorimasa, NUMABE Yukihiro, NOGUCHI Toshihide, MURAKAMI Shinya, NARUISHI Koji
Grant amount：\48100000 （ Direct expense: \37000000 、 Indirect expense：\11100000 ）
我々は, 歯周病検査法としての歯周病原細菌に対する血漿IgG抗体価検査の有用性を検討した。P. gingivalis(Pg)などの4菌株を標的とした。また対象は慢性歯周炎患者549名とした。「BOP陽性率」および「4mm以上の歯周ポケットの割合」を各々3群に分類して各群の抗体価の有意差を調べた結果, Pgに対する血漿IgG抗体価は歯周病の悪化に相応して高値を示した。また「歯周基本治療後」群の抗体価(N=377)は, 「初診時」群の値と比較して4菌株すべての抗原において有意に減少した。すなわち, 本検査法は歯周病病態を評価し得る検査であると考える
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歯周病による腸内の鉄代謝異常が大腸癌の進行に与える影響の解明
Grant number：24K12912 2024.04 - 2027.03
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
平井 公人, 大原 利章, 高柴 正悟
Grant amount：\4550000 （ Direct expense: \3500000 、 Indirect expense：\1050000 ）
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制御性T細胞の変化が関わるシェーグレン症候群特異的な新規非翻訳RNAの探索と解析
Grant number：22K09925 2022.04 - 2025.03
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
池田 淳史, 高柴 正悟, 伊藤 達男
Grant amount：\4160000 （ Direct expense: \3200000 、 Indirect expense：\960000 ）
シェーグレン症候群(SS)は唾液腺に生じる自己免疫疾患で、唾液分泌能の低下により齲蝕や摂食嚥下障害などが発症する。その結果、栄養摂取量の低下を介して健康寿命が短縮するため、社会的に大きな問題となっている。一般にSSを含めた自己免疫疾患の発症・進行には、制御性T細胞(Treg)の異常が関与している。既存のSSに関する研究報告の多くは、唾液腺中に存在するこのTregの数のみに着目し、DNAの塩基配列に依存しない遺伝子の調節機構であるエピジェネティクスの制御によるTregの機能的変化という観点では研究されていない。近年、疾患特異的なlong non-coding RNA(lncRNA)が、エピジェネティクスの制御などを介してTregに影響を与え、自己免疫疾患の発症や進行に関与していることが判明してきたが、SS特異的なlncRNAは発見されていない。
以上から、SS特異的に発現しているlncRNAによるエピジェネティックスの制御を介したTregの機能的変化が、SSの病態に関与しているのではないかという問いが生まれた。従って本研究の主目的を、SS特異的なlncRNA によってどのようにTregの機能が変化するか明らかにし、SSの発症・進行機序の一端を解明することに設定した。
まず、倫理委員会に本実験遂行にあたり、計画書を作成・提出し、承認を得た。そして、岡山大学病院リウマチ・膠原病内科の協力のもと、シェーグレン症候群患者のリクルートを行い、同意が得られた患者から採血を行い、岡山大学病院バイオバンクに資料を登録・保管した。
また、フローサイトメトリーを用いて、研究担当者自身の血液からTregの分離が的確に行えるか確認を行っている。 -
細胞外小胞の口腔トロピズムを基軸とする侵襲性歯周炎の病態解明と診断への応用展開
Grant number：21H03119 2021.04 - 2025.03
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
山本 直史, 江口 傑徳, 宮地 孝明, 高柴 正悟, 江國 大輔, 井手口 英隆
Grant amount：\16900000 （ Direct expense: \13000000 、 Indirect expense：\3900000 ）
侵襲性歯周炎（Aggressive periodontitis：AgP）は全身的には健康な若年者に発症し，急速に進行する特殊な歯周炎であるが、その発症病態は不明なままである。本研究では，臓器特異的な作用（臓器トロピズム）が近年注目されている血中の細胞外小胞（EV）とAgPの病態関与の可能性を調べた。
今年度は、AgP患者6名と健常者3名の初診時血中EVから，AgPで高発現するmiRNAをRNAシーケンスにて調べ，マーカー候補となるそれらのmiRNA mimicをヒト歯肉線維芽細胞と歯周炎モデルマウスに遺伝子導入した。誘導された炎症性サイトカインの発現量をリアルタイムPCR法とELISA法にて測定し，歯槽骨吸収量をマイクロCTにて調べた。
健常者と比較して，AgP患者で発現量が2倍以上増加したmiRNAを500種類以上同定した。それらのうち5種のmiRNAとmiR-181b-5pを歯肉線維芽細胞に導入すると，IL-6とIL-1βの産生が増加した。とりわけ，miR-181b-5p を歯肉組織に導入すると歯槽骨吸収が進行した。
すなわち、AgP患者の血中EVには診断マーカー候補となるmiRNAが多く発現しており，miR-181b-5pはIL-6とIL-1β発現を伴う炎症を助長することによってAgPを重症化する可能性が示された。 -
細胞外小胞の口腔トロピズムを基軸とする侵襲性歯周炎の病態解明と診断への応用展開
Grant number：23K21486 2021.04 - 2025.03
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
山本 直史, 江口 傑徳, 宮地 孝明, 高柴 正悟, 江國 大輔, 井手口 英隆
Grant amount：\16900000 （ Direct expense: \13000000 、 Indirect expense：\3900000 ）
侵襲性歯周炎（Aggressive periodontitis：AgP）は全身的には健康な若年者に発症し，急速に進行する特殊な歯周炎であるが、その発症病態は不明なままである。本研究では，臓器特異的な作用（臓器トロピズム）が近年注目されている血中の細胞外小胞（EV）とAgPの病態関与の可能性を調べた。
昨年度、AgP患者6名と健常者3名の初診時血中EVから，AgPで高発現するmiRNAをRNAシーケンスにて調べ、マーカー候補を同定した。今年度は、それらのmiRNA mimicを歯周炎モデルマウスに遺伝子導入し、炎症メカニズムを調べた。誘導された炎症性サイトカインの発現量をリアルタイムPCR法にて測定し，歯槽骨吸収量をマイクロCTにて調べた。
マーカ候補の5種のmiRNAとmiR-181b-5pをマウス歯肉組織に導入するとに導入すると，IL-6とIL-1βの産生が増加した。とりわけ，miR-181b-5p を歯肉組織に導入すると、M1マクロファージやTh1とTh17細胞が増加し，歯槽骨吸収が進行した。
すなわち、AgP患者の血中EVには診断マーカー候補となるmiRNAが多く発現しており，miR-181b-5pはIL-6とIL-1β発現を伴う炎症を助長することによってAgPを重症化する可能性が示された。
さらに、EVが内包する炎症性miRNAが歯周組織に到達するメカニズムに，血中EVの特異表面蛋白を介した臓器指向性が関与するとの仮説の下、EVのプロテオーム解析を行った。昨年度までに検証した様々なEV抽出方法と前処理法の結果を元にプロトコルを確立し、まずは健常者血中のEVのプロテオーム解析を行ったところ、多くのEVマーカーを含む2844蛋白質が同定・定量された。 -
プロトンポンプ阻害剤服用時に歯周病原細菌が腸内細菌叢へ及ぼす影響
Grant number：21K09893 2021.04 - 2024.03
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
平井 公人, 横田 憲治, 高柴 正悟
Grant amount：\4160000 （ Direct expense: \3200000 、 Indirect expense：\960000 ）
本研究の目的は胃酸分泌抑制剤であるプロトンポンプ阻害薬(PPI)の服用により胃酸の殺菌作用が低下した状態で，歯周病原細菌であるPorphyromonas. gingivalisもしくはその代謝産物が腸内細菌叢へ与える影響を調査することである。健康なマウスでは経口投与された細菌はほとんどが胃酸で殺菌されるが，PPI投与により胃酸の殺菌作用が低下した状態ではP.gingivalisは胃を生菌として通過し遠位腸管まで到達できるかどうかを検討した。
まずはPPIであるランソプラゾールのマウスへの経口投与が胃酸のpHをどの程度上昇させるかを検討するためにPPI投与後24時間後に安楽死させ切除した胃の内容物のpHを計測した。PPI投与群でも非投与群でもpHは2-3程度と差がなかった。これはマウスの餌の摂取制限ができないために胃内容物が多かったことが原因と考えられるため，今後はPPIの薬効の確認には血中ガストリン濃度の測定などで評価する必要がある。
歯周病感染モデルではマウスに1週間PPIの経口投与を行った後にP.gingivalisを2日間経口投与し，24時間後に盲腸の糞便を回収した。回収した糞便から約10mg採取し変法GAMブイヨン寒天培地上で嫌気培養し得られた菌体から採取したDNAと，盲腸糞便から直接採取したDNAを用いてP.gingivalisを特異的に認識するプライマーを用いてのDNA量をリアルタイムPCR法を用いて評価したとこと，PPIの有無に関わらず盲腸内で生菌としては確認されなかったが，盲腸内からはP.gingivalis遺伝子を確認することができた。また大腸組織の病理学的評価においてはPPI投与群で非投与群に比べてP.gingivalis経口投与によると思われる腸管粘膜の炎症性細胞浸潤や腸管上皮の傷害などの炎症所見が重症化する傾向にあった。 -
Development of novel protectant for oral mucosal disorder during cancer chemotherapy
Grant number：20333757 2020.08 - 2022.03
AMED 橋渡し研究戦略的推進プログラム・シーズB
大森 一弘, 高柴正悟, 入江 正郎, 堀綾花, 吉田道弘, 堀田勝幸, 本田成道, 小里達也, 山本裕也, 高木智久, 二村優次
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Pathogenesis of Rheumatoid Arthritis mediated by infection of periodontal pathogenic bacteria and citrullinated protein
Grant number：20K09954 2020.04 - 2023.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Hatanaka Kazu
Grant amount：\4290000 （ Direct expense: \3300000 、 Indirect expense：\990000 ）
To clarify the association between periodontitis and rheumatoid arthritis, we investigated infection of periodontal pathogenic bacteria involved in citrullination in patients with rheumatoid arthritis and similar diseases.
We found a significant association between elevated serum IgG antibody titers against periodontal bacteria P. gingivalis and anti-citrullinated peptide antibodies. Although there was no difference in disease activity before rheumatoid arthritis treatment and antibody titers against P. gingivalis and A. actinomycetemcomitans, patients with higher antibody titers had a poorer response to treatment after 3 months. No association was found for smoking, a risk factor for both diseases. It was suggested that infection with periodontal pathogenic bacteria may interfere with the therapeutic efficacy of rheumatoid arthritis. -
APPLICATION OF RvD2 AS A REGENERATIVE DIRECT PULP CAPPING MATERIAL
Grant number：20K09938 2020.04 - 2023.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
ARIAS MARTINEZ Zulema Rosalia
Grant amount：\4290000 （ Direct expense: \3300000 、 Indirect expense：\990000 ）
RvD2 applied directly to the pulpal surface, induced reparative dentin (RD) formation. The possible mechanism may be related to the RvD2-induced secretion of cytokines related to tissue regeneration such as VEGF and TGF-β in the pulp tissue thus promoting cell proliferation. RvD2 also decreased the TRAP1 pain receptor gene expression thus suppressing pain. These results suggest that RvD2 can be used for Vital pulp therapy (VPT) and may exert reparative actions by a mechanism different from that of existing VPT reagents, which do not induce inflammation. We conclude that RvD2 could be a material for the next generation VTP, comparable to pulp stem cell transplantation-based therapies.
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Identification and Functional Analysis of the Target Molecule of Terrein, a Small Molecule Compound for Application in the Super-Aging Society
Grant number：19K10108 2019.04 - 2023.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Omori Kazuhiro
Grant amount：\4420000 （ Direct expense: \3400000 、 Indirect expense：\1020000 ）
In this study, we focused on terrein, a fungal secondary metabolite with anti-inflammatory properties, and investigated its effects on inflammatory bone-destroying pathologies both in vitro and in vivo, and explored the potential of terrein as a therapeutic agent for bone-destroying diseases. Our results showed that 1) terrein significantly suppressed the expression of NFATc1, a key factor for RANKL-induced osteoclast differentiation, and 2) the PKC pathway was involved in the suppression of NFATc1 expression. Furthermore, 3) TNF-alpha production was suppressed and alveolar bone resorption was inhibited in a mouse ligature-induced periodontitis model. These results provide a partial explanation for the anti-inflammatory and osteoclast differentiation inhibitory effects of terrein.
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Metabolic control of periodontal fibrotic diseases by fluorides: A basic study
Grant number：19K10150 2019.04 - 2022.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Osugi Ayaka
Grant amount：\4420000 （ Direct expense: \3400000 、 Indirect expense：\1020000 ）
The purpose of this study was to verify whether fluorine ions, which have an anti-cariogenic effect, suppress the fibrosis of periodontal tissue.
Studies have shown that sodium fluoride (NaF) induces gene expression of the fibrotic molecule, cellular communication network factor (CCN) 2, and has no significant effect on the expression of the anti-fibrotic molecule CCN3. However, NaF suppresses the type I collagen gene, whose expression was increased by the induction of fibrosis by TGF-beta, as hypothesized.
Taken together, it was found that NaF confers a fibrosis-suppressing effect through an unknown mechanism, which is not mediated by CCN2. -
Development of a New Evaluation Method for Exercise Training Using Mitochondrial Activation of Peripheral Blood Mononuclear Cells
Grant number：18K19681 2018.06 - 2021.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Ogino Keiki
Grant amount：\6370000 （ Direct expense: \4900000 、 Indirect expense：\1470000 ）
The concept of mitohormesis, in which oxidative stress stimulation by exercise training leads to increased expression of antioxidant enzymes due to mitochondrial activation, leading to increased lifespan, was investigated in human peripheral blood mononuclear cells. In an intervention study with students, light exercise for 30 minutes daily for two weeks was found to increase the expression of SOD1mRNA and SOD2mRNA in peripheral blood mononuclear cells. Furthermore, in a cross-sectional study of approximately 392 individuals who underwent corporate health examinations at a health examination institution in Okayama Prefecture, SOD2mRNA and MtDNA were predominantly higher in humans with exercise habits. Multivariate analysis showed that exercise habit was associated with elevated SOD2mRNA, and that this association disappeared under the influence of smoking.
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Study on pathogenicity of Rothia mucilaginosa and development of the anti-infective therapy
Grant number：18K09613 2018.04 - 2021.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Maeda Hiroshi
Grant amount：\4420000 （ Direct expense: \3400000 、 Indirect expense：\1020000 ）
Distribution of Rothia species (Rothia mucilaginosa, Rothia aeria and Rothia dentocariosa), known to be opportunistic pathogens, in root canals was investigated. The Rothia spp. were frequently detected in root canals among Japanese population. The presence of Rothia spp. showed correlations with the inflammatory conditions at the apical lesions. The cell components of Rothia demonstrated high level of matrix metalloprotease activity as a potential virulence factor.
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Elucidation of pathology of periodontal disease, sarcopenia, and diabetes centered on inflammation-aging
Grant number：18K09598 2018.04 - 2021.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Kobayashi Hiroya
Grant amount：\4420000 （ Direct expense: \3400000 、 Indirect expense：\1020000 ）
Compared with mature mice (12 weeks old), aged mice (24 weeks old) tended to have more muscle tissue destruction by barium chloride. In the Porphyromonas gingivalis (P.g.) infected group, the number of necrotic cells in muscle tissue tended to be high.
Compared with the old model mouse with muscle injury, the periodontitis-old model mouse with muscle injury had a wider range of muscle tissue necrosis and tended to delay healing.
The expression level of IL-6 tended to be increased in the old model mouse with muscle injury, and the expression level tended to be higher in the old model mouse with periodontitis-muscle injury. -
Investigation of integrin peptide therapy regulating stem cell niche for periodontal regeneration
Grant number：18K09576 2018.04 - 2021.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Yamamoto Tadashi
Grant amount：\4420000 （ Direct expense: \3400000 、 Indirect expense：\1020000 ）
Extracellular matrix (ECM) and integrins-mediated microenvironments are important for the recruitment of tissue-resident stem cells. This study investigated the regenerative effects on periodontal tissue by integrin α3-blocking peptide (α325), previously identified as a migration factor of periodontal ligament cells and mesenchymal stem cells. In vivo study using rat horizontal bone defect model and mouse periodontitis model indicated that α325 induced alveolar bone regeneration, equal to or greater than FGF-2. Immunohistochemical analysis indicated that α325 induced mRNA expression of anti-inflammatory cytokines and stem cell marker genes and bone matrix proteins. This study concluded that α325 is a potent peptide-based drug, capable of anti-inflammatory effects and establishing local microenvironments for periodontal regeneration, defined by coordination between growth factors and ECM.
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Biological effect and preventive method for human serum albumin binding to transboundary air borne PM2.5.
Grant number：18H03039 2018.04 - 2021.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Ogino Keiki
Grant amount：\12870000 （ Direct expense: \9900000 、 Indirect expense：\2970000 ）
We discovered for the first time in the world that human albumin (hAlb) is bound to atmospheric fine particulate matter (PM2.5), and investigated its origin and biological effects. We found that hAlb, which is excreted from humans, binds to PM2.5, remains on the surface of the earth without being degraded, and may be dispersed into the atmosphere during winter when humidity is low. hAlb binds to PM2.5, enters cells through clathrin-dependent endocytosis, and induces oxidative stress. Furthermore, hAlb bound to PM2.5 reacted with O3 and NO2 in the air to form nitrated hAlb, which caused eosinophilia in bronchi via IL-5 and eotaxin-1.
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Grant number：16K11549 2016.04 - 2019.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Omori Kazuhiro
Grant amount：\4680000 （ Direct expense: \3600000 、 Indirect expense：\1080000 ）
In this study, we examined the possibility of the anti-inflammatory small molecule compound terrein as a therapeutic agent for inflammatory bone resorption diseases (especially endodontic or periodontal diseases). As a result of present study, (1) success of synthesized new terrein analogues, which have inhibitory effect of osteoclast differentiation, (2) one of the intracellular target molecules of terrain is JAK1, (3) intraperitoneal administration of terrein significantly inhibited alveolar bone resorption in the mouse ligature-induced periodontal disease model, and terrain suppressed the infiltration of inflammatory cells into the subepithelial region. The results suggest that terrein, a low molecular weight compound, may be applied as a treatment for endodontic or periodontal diseases.
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Functional analysis of HMGB1 as an inflammatory mediator in periodontitis
Grant number：16K20670 2016.04 - 2018.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
YAMASHIRO KEISUKE, AOYAGI Hiroaki, IDEGUCHI Hidetaka, KOCHI Shinsuke, YAMAMOTO Tadashi, TAKASHIBA Shogo, WAKE Hidenori, NISHIBORI Masahiro
Grant amount：\3900000 （ Direct expense: \3000000 、 Indirect expense：\900000 ）
High mobility group box 1 (HMGB 1) is a DNA binding protein, but it plays as an inflammatory mediator when it is secreted extracellularly due to tissue damage or necrosis. The detailed mechanism of how HMGB1 affects the progress of periodontitis has not been elucidated. As a result of this study, it was revealed that HMGB1 was produced from gingival epithelial cells, macrophage-like cells by inflammatory stimulation. In addition, by administering anti-HMGB 1 antibody to periodontitis model mice, inflammation due to periodontitis is suppressed. As a result, migration of neutrophils, production of IL-1βwere suppressed and the bone resorption by periodontitis was suppressed.