Research Projects -
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The study of novel targets for infertility, with a focus on the link between oral disease (periodontal disease) and the uterus.
Grant number：24K22249 2024.06 - 2027.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
大森 一弘, 中山 真彰, 大原 利章, 萬代 大樹
Grant amount：\6500000 （ Direct expense: \5000000 、 Indirect expense：\1500000 ）
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歯周病細菌主要病原因子ジンジパインの宿主直接作用と必須新奇オペロンの解明
Grant number：24K02614 2024.04 - 2028.03
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
大原 直也, 中山 真彰, 大森 一弘, 佐藤 啓子, 大原 直子, 武部 克希
Grant amount：\18590000 （ Direct expense: \14300000 、 Indirect expense：\4290000 ）
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A Novel Mechanism of Infertility through the Oral-Uterine Interaction Induced by Periodontal Infection and Inflammation
Grant number：23K27773 2024.04 - 2027.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
大森 一弘, 中山 真彰, 大原 利章, 萬代 大樹
Grant amount：\12090000 （ Direct expense: \9300000 、 Indirect expense：\2790000 ）
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A Novel Mechanism of Infertility through the Oral-Uterine Interaction Induced by Periodontal Infection and Inflammation
Grant number：23H03083 2023.04 - 2027.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
大森 一弘, 中山 真彰, 大原 利章, 萬代 大樹
Grant amount：\18720000 （ Direct expense: \14400000 、 Indirect expense：\4320000 ）
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A clinical trial to evaluate the efficacy and safety of a novel oral mucosal protection method in patients with cancer chemotherapy-induced oral mucositis
Grant number：22718358 2022.10 - 2025.03
AMED 令和４年度革新的がん医療実用化研究事業（5-3）アンメットメディカルニーズに応える支持・緩和医療の開発に関する研究
大森 一弘, 高柴 正悟, 伊東 孝, 吉田 道弘, 堀田 勝幸, 田端 雅弘, 伊原木 聰一郎
Authorship：Principal investigator
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Molecular mechanisms of the inhibition of placenta and fetus development induced by periodontal disease
Grant number：22H03511 2022.04 - 2026.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
岡村 裕彦, 十川 千春, 江口 傑徳, 大森 一弘, 福原 瑶子, 池亀 美華
Authorship：Coinvestigator(s)
Grant amount：\17160000 （ Direct expense: \13200000 、 Indirect expense：\3960000 ）
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Molecular mechanism of host cell response disruption and periodontal tissue destruction by proteases produced by periodontal bacteria
Grant number：21K09842 2021.04 - 2026.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
中山 真彰, 大森 一弘, 大原 直也
Grant amount：\4030000 （ Direct expense: \3100000 、 Indirect expense：\930000 ）
本研究の目的は，「歯周病原細菌と宿主細胞間で起こる感染現象の分子基盤を細胞・分子生物学的アプローチにより構築し，歯周病菌が産生する病原性プロテ アーゼの機能解析を行ない、歯周病の発症機序を解明する」ことである。本申請研究では歯周病細菌の感染による歯周病発症と病態形成機序を解明するために、 歯周病細菌Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis)が産生する病原因子であるプロテアーゼ「ジンジパイン」に着目し、宿主細胞の主要なシグナル伝達経路 の撹乱機構を中心に分子解析を行なう。これまでの研究では、歯周病の発症におけるジンジパインの役割を調べるために、ジンジパイン完全欠損株とその野生株 を用いた感染実験による比較解析を行ない、歯周組織の炎症で発現がみられるCOX-2やPGE2の産生について調べた。P. gingivalisのLPSや線毛がCOX-2発現や PGE2産生に関与することは知られていたが、ジンジパインが発現誘導に関わる因子であることは報告がなかった。我々の結果から、本菌が産生するジンジパイン はLPSや線毛よりも強くCOX-2発現やPGE2産生を誘導することを明らかにした。またジンジパインによるCOX-2発現の分子機序について宿主細胞応答を調べたとこ ろ、ERKとIKKの2つのシグナル伝達経路の活性化とそれぞれ転写因子c-Jun/c-FosとNF-kBp65の活性化が重要であることを示し、さらには細胞内カルシウムの重要性も明らかにした。今後は、COX-2発現と PGE2産生 に繋がる上流因子の分子解析を行ない、ジンジパインが作用する細胞膜上の入り口となる因子の解析を行なう。
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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
Authorship：Principal investigator
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歯周病原細菌の感染とタンパク質シトルリン化を介する関節リウマチの病態解明
Grant number：20K09954 2020.04 - 2023.03
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
畑中 加珠, 大森 一弘, 高柴 正悟
Grant amount：\4290000 （ Direct expense: \3300000 、 Indirect expense：\990000 ）
本研究は、関節リウマチとその類似疾患患者を対象に、シトルリン化に関与する歯周病原細菌に対する血清IgG抗体価を調べることによって、歯周病原細菌の感染と関節リウマチの病態との関連を明らかにすることを目的としている。
抗シトルリン化蛋白抗体陽性を特徴とする関節リウマチとその類似疾患で抗シトルリン化蛋白抗体陰性であるリウマチ性多発筋痛症の患者を対象とした。研究協力者である小山芳伸医師から岡山赤十字病院 膠原病患者の「検体バンク」に保存されている関節リウマチおよびリウマチ性多発筋痛症患者142名の初発時（治療前）の血清の提供を受けた。シトルリン化の関与が報告されているPorphyromonas gingivalis（Pg）およびAggregatibacter actinomycetemcomitansを含む歯周病原細菌9菌種13菌株に対する血清IgG抗体価の測定を行った。なお、既に岡山大学および岡山赤十字病院の倫理審査委員会の承認は得ている。
抗シトルリン化蛋白抗体陽性群と陰性群で歯周病原細菌に対する血清抗体価の違いを検討したところ、陽性群とりわけ高値陽性群は陰性群と比較してPgに対する血清抗体価が高い結果となった。また、関節リウマチ患者群とリウマチ性多発筋痛症患者群とで血清抗体価を比較したところ、リウマチ患者の方がPgに対する血清抗体価が高い傾向がみられた。さらに、関節リウマチ患者に絞って、疾患活動性や治療反応性と血清抗体価との関連についても検討予定である。 -
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)
アリアス・マルティネス スレマ・ロサリア, 大森 一弘, 山城 圭介, 高柴 正悟
Grant amount：\4290000 （ Direct expense: \3300000 、 Indirect expense：\990000 ）
Vital pulp therapy (VPT)’s goal is to stimulate dentin regeneration after pulp injury. The known VPT materials have issues about operability and biocompatibility. Because the best replacement tissue is the one produced by a self-defense mechanism, we target resolvin D2 (RVD2), an anti-inflammatory lipid mediator that acts at the resolution stage of inflammation. RVD2 is produced by macrophages, endothelial cells, and dental pulp stem cells. We reported that RVD2 resolves apical periodontitis promoting healing of the periapical bone lesion. RVD2 also has analgesic, angiogenesis, and bacterial clearance effects. Thus, our hypothesis is that RVD2 being a cell-produced bioactive molecule will fulfill the expectations of the “ideal” VPT material. The aim of this study in this year is to evaluate RVD2 as a VPT material. A pulpotomy in vivo model was applied using SD 8 weeks old rats. After removing coronal pulp, 4 different reagents RDV2 (1 and 10 ng/ul), PBS and Ca (OH)2 were applied into the root’s pulp. 2, 4 and 6 weeks later simple CT, micro-CT images, histological and immunohistochemistry analysis were done. Calcified tissue was observed on simple CT and micro-CT images in RVD2 and CA(OH)2 groups. H&E and Masson trichrome staining confirmed the presence of dentin regeneration in those groups. No apical periodontitis was observed in any group. Immunohistochemistry revealed the presence of GPR18 in RVD2 groups. RVD2 may promote calcified tissue formation in VPT by stimulating dentin regeneration. We need to clarify a possibility that RVD2 would be a new candidate for VPT.
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超高齢社会での応用を目指す低分子化合物terreinの標的分子の同定・機能解析
Grant number：19K10108 2019.04 - 2023.03
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
大森 一弘, 中山 真彰, 竹内 恒, 高柴 正悟, 萬代 大樹
Grant amount：\4420000 （ Direct expense: \3400000 、 Indirect expense：\1020000 ）
超高齢社会を迎えた我が国において，食生活を司る口腔機能を維持することは健康寿命を延伸する上で必須である。一方，8020達成率が50%を超えた現代において，高齢者の口腔内に存在する歯自体が感染源となり，口腔疾患の罹患率が上昇する新たな問題が生じている。 そのため，安全・簡便に応用できる新規口腔治療法の開発が社会的に望まれる。申請者らの研究グループは，抗菌・抗炎症作用を有する一方，極めて細胞毒性が低い真菌由来代謝産物terreinに着目し，1) 有機化学的大量合成経路の確立，2)抗IL-6効果，3)破骨細胞分化抑制効果等を報告した。しかし，terreinの作用機序(標的分子)は未だ不明であり，terreinの有益 性を検証する上で標的分子の同定は必要不可欠である。本研究では，様々な薬理作用を期待できる低分子化合物terreinの標的分子を同定し，歯内・歯周疾患モ デルを用いた機能解析を行い，terreinの新たな口腔治療薬(治療法)としての可能性を検証することを目的としている。本年度は，terreinの破骨細胞分化抑制 メカニズムの一端として、RANKL誘導性のNFATc1の発現を抑制するメカニズムの一端を解明し，報告した。従来考えていたRANKL刺激時に誘導されるNF-kB経路、 MAPKs経路に影響を与えず、PKC経路を抑制することによって破骨細胞分化を制御する可能性が示唆された。今後，terreinの標的分子をさらに同定していくにあたり，候補分子（経路）を絞り込む上で有用な結果が得られたと判断する。
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The mechanism of periodontal tissue destruction by proteases from periodontal bacteria Porpyromonas gingivalis.
Grant number：17K11668 2017.04 - 2022.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Nakayama Masaaki
Grant amount：\4550000 （ Direct expense: \3500000 、 Indirect expense：\1050000 ）
The purpose of this study is to reveal the molecular mechanism of infection between periodontal pathogenic bacteria and host cells using cellular and molecular biological approaches, and to analyze the function of pathogenic proteases produced by periodontal pathogenic bacteria to clarify the pathogenesis of periodontal disease. In this study, we focused on gingipains, which are cysteine proteases, produced by Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis), to elucidate the pathogenesis of periodontal disease infected with P. gingivalis. We examined the host cell response to the molecular mechanism of COX-2 expression by gingipains and showed that activation of two signaling pathways, ERK and IKK, and found that intracellular calcium is required for COX-2 expression and PGE2 production as the upstream factors.
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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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Inhibitory effects of inflammation by targeting caveolin-1 in connective tissue.
Grant number：15K20622 2015.04 - 2018.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
TOMIKAWA Tomoko, OMORI Kazuhiro, GTO Ayaka, ITO Yuki, NAKAMURA Arisa, KAWAMURA Mari
Grant amount：\3900000 （ Direct expense: \3000000 、 Indirect expense：\900000 ）
In many inflammatory diseases, which affect connective tissues and bacterial infection-induced inflammatory periodontal disease, so-called periodontitis, tissues destruction is likely to be mediated by a variety of proteolytic enzymes which act in a synergistic manner to degrade connective tissue components including collagen and fibronectin.
In the study, by weak chronic inflammatory mice model, we examined IL-6 concentration and cathepsinBand L activity in the serum. We examined the effects of IL-6 on the secretion of pro-cathepsin B and L activity.The cathepsinB activity of patients are measured, and compared to healthy people. We demonstrated that it is upregulated to cathepsinB activity in the serum gingivitis patients.Our findings indicate that cathepsinB would be a therapeutic target for IL-6-induced tissue destruction in periodontitis. -
Grant number：25253104 2013.04 - 2017.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
YOSHIE Hiromasa
Grant amount：\44980000 （ Direct expense: \34600000 、 Indirect expense：\10380000 ）
The aim of this study was to identify the shared risk cytokine gene for periodontitis, diabetes mellitus (DM), and rheumatoid arthritis (RA). A total of 17 candidate single nucleotide polymorphisms were assessed in 185 patients with RA and chronic periodontitis (CP), 149 patients with type 2 DM and CP, 251 patients with CP, and 130 systemically and periodontally healthy controls from a cohort of Japanese adults. The results indicated that the potassium voltage-gated channel KQT-like subfamily, member 1 (KCNQ1) rs2237892 and the peptidylarginine deiminase type 4 (PADI4)_104 rs1748033 polymorphisms were significantly associated with the comorbidity of RA and CP. Additionally, a trend toward increase was shown in the serum levels of anti-cyclic citrullinated peptide immunoglobulin G in the patients with RA and CP as compared to those with RA only. These results suggest that the KCNQ1 and possibly the PADI4_104 may constitute a shared risk gene for RA and CP in Japanese adults.
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The development of novel endodontic treatment using IL-1alpha/laminin for periapical periodontitis
Grant number：25861801 2013.04 - 2016.03
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Omori Kazuhiro
Grant amount：\4030000 （ Direct expense: \3100000 、 Indirect expense：\930000 ）
The precise periapical healing mechanism induced by root canal treatment (RCT) is unknown. We reported previously that interleukin (IL)-1a, but not IL-1b, and laminin were expressed during the healing phase in an experimental rat RCT model. However, the mechanism of the interaction between IL-1a and laminin for periapical healing is not clear. In this study, we investigated the biological effects of IL-1a and laminin on mouse osteoblastic cells, MC3T3-E1, and rat RCT model. IL-1a (0.1 ng/ml) and laminin (10 ng/ml) enhanced the phosphorylation of FAK and MAPKs (ERK1/2, p38, JNK1/2) in MC3T3-E1. In addition, IL-1a and laminin enhanced the mRNA expression of type1 collagen. We tried to visualize the inflammation of periapical region using molecular imaging. Inflammation of periapical region in rat RCT model was detected and quantified using molecular imaging. These data suggest that the dual effects of IL-1a and laminin may enhance the induction of osteogenesis during periapical healing.
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唾液腺体性幹細胞とiPS細胞を用いた唾液腺機能再生に関する研究
Grant number：25463217 2013.04 - 2014.03
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
峯柴 淳二, 大森 一弘, 山本 直史, 高柴 正悟
Grant amount：\4940000 （ Direct expense: \3800000 、 Indirect expense：\1140000 ）
【研究の目的】唾液は，口腔感染制御を含めて口腔内環境を保つ重要な働きを持つ。しかし唾液を分泌する唾液腺は，自己再生能が低く，障害後の機能回復は難しい。我々は，CD49F+細胞がin vitroではINHIBIN βA，INHIBIN βB，FOLLISTATINを発現することを報告している。INHIBINのβ鎖はホモ二量体を構成し，ACTIVIN分子と成る。一方FOLLISTATINは，ACTIVINに特異的に結合し，その受容体への結合を阻害する。本研究は，マウス顎下腺の主排泄導管を結紮後に解除すると顎下腺が再生することを利用し，in vivoにおいて唾液腺組織再生中のCD49F，INHIBIN βA，INHIBIN βB，そしてFOLLISTATINの発現局在の解明を目的とした。
【研究実施計画および結果】
マウス顎下腺の片側の排泄導管を血管結紮用クリップで結紮，他方は対照とし，6日後に結紮を解除した。結紮解除1，2，4，8，16日後の顎下腺を摘出し，パラフィン包埋切片作製の後，INHIBIN βA，INHIBIN βB，CD49FそしてFOLLISTATINの局在を免疫組織染色法で検討した。その結果，結紮解除後のどの日数でもINHIBIN βAは染色されず，INHIBIN βBとCD49fは染色された。また，結紮解除後8日目にはFOLLISTATINが染色された。さらに連続切片上で，CD49F，INHIBIN βB，そしてFOLLISTATINが同部位で染色された。以上から，結紮解除後8日目以降の唾液腺組織再生に，CD49F+細胞でのactivin-follistatin相互作用の関与を想定できる。
以上から本研究を行った結果，マウス顎下腺主排泄導管結紮解除後8日目の導管上皮細胞で，CD49F，INHIBIN βB，FOLLISTATINが発現していることが解明された。 -
How periodontitis can affect prostate cancer metastasis?
Grant number：22592312 2010 - 2012
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
TANIMOTO Ichiro, WATANABE Masami, NARUISHI Koji, MINESHIBA Junji, OMORI Kazuhiro, TAKASHIBA Syogo
Grant amount：\4420000 （ Direct expense: \3400000 、 Indirect expense：\1020000 ）
In the present study, we demonstrated the opposite association between localized and systemic inflammatory responses. Our finding suggests that appropriate infectious exposure might be needed to maintain our life. Taken together, a severe sepsis-like condition elicited by bacteremia, is likely responsible for the mortality associated with P. gingivalisinfection, but immune system would regulate the unwanted systemic responses. These systemic responses may alsoimpact metastatic cancer.
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Grant number：22792083 2010 - 2012
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
OMORI Kazuhiro
Grant amount：\3770000 （ Direct expense: \2900000 、 Indirect expense：\870000 ）
Periodontal disease in poor controlled-diabetic patients has very severe inflammation. In the present study, hyperglycemia enhanced TACE activity and MMP-3 production in human gingival fibroblasts. In addition, recombinant activated MMP-3 enhanced the shedding of soluble IL-6 receptor in macrophage-like differentiated THP-1. These results suggest that hyperglycemia-induced facilitation of TACE and MMP-3 in gingival fibroblasts/macrophage interaction induce severe periodontal inflammation through enhancement of IL-6 signaling in the patients with poor controlled-diabetic mellitus.
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HMGB1ーRAGEシグナル系を標的とした糖尿病患者における炎症悪化機序の解明
Grant number：21890150 2009 - 2010
日本学術振興会 科学研究費助成事業 研究活動スタート支援
大森 一弘
Grant amount：\3510000 （ Direct expense: \2700000 、 Indirect expense：\810000 ）
本研究の最終目標は,糖尿病患者に頻発する歯周病悪化メカニズムを解明して,糖尿病-歯周病の相互作用の病態理論を構築することである。本研究においては,歯周組織の構築細胞の一つである歯肉線維芽細胞の動態に着目し,近年,炎症性サイトカインとしての作用が注目されているHigh mobility group box-1 (HMGB1)を標的分子として,そのレセプターの1つであるReceptor for Advanced Glycation Endoproducts (RAGE)との相互作用を明らかにした後,それら一連の細胞反応が及ぼす"高血糖"の影響を検討している。本年度は,歯肉線維芽細胞における1) 炎症性サイトカインIL-6および歯周病原生細菌由来のLPSがHMGB1の産生性に及ぼす影響の検討,2) HMGB1誘導性の細胞内シグナル伝達系に及ぼす影響の検討を行った。
まず,歯肉線維芽細胞に対して炎症性サイトカインIL-6 (1-50ng/ml)や歯周病原生細菌Porphyromonas gingivalisおよびEscherichia coli由来のLPS(1-1000ng/ml)を時間(0-48時間)および生理的濃度依存的に作用させたが,HMGB1の産生は誘導されなかった。この結果は,申請者が当初予測していた歯肉線維芽細胞自身によるHAfCB1のオートクライン作用がないことを示唆するものと考える。次に,HMGB1のパラクライン作用の検討を行うため,リコンビナンHMGB1を用いて歯肉線維芽細胞を刺激したところ,細胞内シグナル伝達系の一つであるMAPK系タンパク質(ERK1/2)のリン酸化が濃度および時間依存的に有意に誘導されることがわかった。
以上の結果から,炎症性細胞等によって産生されたHMGB1が歯肉線維芽細胞に対してパラクライン的に作用し,細胞活性,細胞死,そして炎症性サイトカイン産生性等に影響を及ぼす可能性が示唆された。糖尿病患者における炎症悪化のメカニズムにHMGB1が関与している可能性は非常に高く,引き続き本研究を継続していく必要があると考える。