従来、歯の移動に伴う痛みや不快感、あるいは口唇裂・口蓋裂患者における口腔感覚の評価は、動物実験やフィラメント検査、アンケートなど主観的指標が用いられてきました。しかし、ヒトにおける歯根膜や口唇・口蓋の感覚受容と、それが中枢神経系でどのように処理されるかについては、未解明な点が多く残されています。

本研究では、脳磁計（MEG）による体性感覚誘発磁界やfMRI を用いて、口腔刺激に対する脳内活動を高時間・空間分解能で解析し、口腔感覚情報を客観的に評価します。これにより、矯正学的歯の移動に伴う歯根膜感覚の可塑的変化や、口唇裂・口蓋裂患者における感覚機能の特性を神経科学的観点から解明することを目指します。

矯正治療による歯の移動に伴い、歯槽骨形態が変化することが知られていますがその詳細は知られていません。歯槽骨サイズを超えた歯の移動は歯根露出などの偶発症を生じることから形態変化の特徴を知ることが急務です。

上顎前歯牽引前後のCT画像を重ね合わせることで、歯の移動に伴う歯槽骨形態変化を高精度かつ定量的に解析を行いました。形態変化量が①唇側と舌側、②歯根の高さごとに異なることがわかりました。今後、形態変化量の差を決める因子を特定していく予定です。

矯正歯科治療で歯の移動を正確に予測・制御するためには、その基盤となる生物学的機構の理解が不可欠です。特に圧迫側における破骨細胞の誘導・制御機構の解明は、歯の移動や副作用（歯根吸収など）を左右する重要な研究課題です。

骨細胞のみが特異的に緑色蛍光を発する遺伝子改変マウス（DMP1-Topazマウス）を用いて、歯槽骨内部に存在する骨細胞が破骨細胞形成に与える影響を解析しています。さらに、矯正学的歯の移動モデルマウスの歯周組織に対してsingle-cell RNA sequencingを適用し、骨免疫学的観点から細胞間相互作用および分子機構の網羅的解明を進めています。これらの研究により、歯の移動の個人差や治療反応性を規定する新たな分子基盤を明らかにし、より安全で効率的な矯正歯科治療の実現を目指しています。

炎症性のサイトカインであるTNF-αで破骨細胞が誘導される。関節リウマチや歯周病などの感染による病的骨吸収は、TNF-αが主に関与しているものだと考えられている。また、我々の研究で矯正学的歯の移動においてもTNF-αが発現し破骨細胞および骨吸収に関与していることを報告している。本研究では、TNF-αが骨関連細胞に作用することでどのような因子が増加し、あるいは減少しているか網羅的に解析することで、さらにTNF-αが骨関連細胞にどのような影響をあたえているのかそのメカニズムを解明することを目的としている。TNF-αの骨関連細胞の炎症性破骨細胞形成に対する影響を解明することは、骨免疫学(Osteoimmunology)の発展だけでなく、骨代謝疾患への治療法の開発、また矯正学的歯の移動のメカニズムの解明にも繋がり、非常に意義のある研究である。

TNF-αによる骨代謝に対する影響および矯正学的歯の移動への影響によりおこる細胞動体の変化をシングルセルシークエンス解析などの手法を用いて、一細胞レベルでそのメカニズムを明らかにする。さらにマルチオミクス解析を用いて網羅的にメカニズムを解明する。

下顎骨の成長不全や非対称性は、顎変形症の主要な原因の一つであり、患者のQOLに大きく影響します。下顎骨の成長は下顎頭軟骨における内軟骨性骨化により進行しますが、現在標準的に行われている矯正歯科治療ではバイオネータ―などの機能的顎矯正装置によりこの下顎頭軟骨成長促進が行われます。しかしながらreview論文では長期的な効果は安定していないとされています。私達は、この過程を促進する安全で効果的な栄養学的アプローチを確立すべくmyo-inositolに着目しました。myo-inositolは、イノシトールの9種類の構造異性体の一つであり、細胞膜のリン脂質成分や細胞内シグナル伝達物質として重要な役割を果たしています。近年、myo-inositolが骨代謝に影響を与える可能性が示唆されており、特に軟骨細胞の分化や増殖における役割が注目されています。

本研究では、myo-inositolが下顎頭軟骨の成長に及ぼす影響を解明し、顎変形症の新規栄養学的治療法の開発を目指しています。具体的には、以下の研究を展開しています。
(1)構造異性体の比較研究: inositolの構造異性体間で生物学的活性を比較検証する。
(2)in vitro研究:軟骨細胞培養系を用いて、myo-inositolの細胞増殖・分化促進効果、関連するシグナル伝達経路を解析。
(3)in vivo研究:動物モデルを用いて、myo-inositol投与による下顎頭軟骨の組織学的変化、下顎骨成長の評価。
(4)部位特異性の解明:下顎頭軟骨と長管骨の成長軟骨における効果の違いを検討し、下顎頭軟骨特異的な成長促進メカニズムを解明。

本研究は、イノシトールによる特異的下顎骨成長における役割を解明する独創的な研究として展開しています。

顎変形症は顔貌の審美的問題や咀嚼機能障害をもたらす疾患として知られていますが、近年の研究で咀嚼機能の低下が認知機能や記憶力の低下と関連することが報告されています。すなわち動物実験では咀嚼刺激の減少が海馬の神経新生を抑制し、学習・記憶能力を低下させることが示されており、ヒトにおいても咀嚼機能と認知症リスクの関連が疫学研究で指摘されています。
しかし、顎変形症患者が実際に脳機能障害を有しているのか、また外科的矯正治療による咀嚼機能改善が脳機能にどのような影響を与えるのかは、これまで科学的に検証されていません。本研究は、顎変形症の新たな病態理解（脳機能への影響）と外科的矯正治療の新たな臨床的意義（認知機能改善効果）を解明することを目指しています。

本研究には2つの主要な研究目標があります。
【目標1:顎変形症が脳機能に与える影響の解明】
顎変形症患者（特に下顎前突症）と健常者を比較し、咀嚼機能障害が脳血流や認知機能に悪影響を及ぼしているかを検証します。機能的近赤外分光法(fNIRS)による咀嚼時の前頭前野血流測定、認知機能評価、咀嚼能力検査・咬合力測定による咀嚼機能の定量化を行い、顎変形症における脳機能障害の有無を科学的に明らかにし、さらにはその脳機能低減に関わる因子の同定を試みます。
【目標2:外科的矯正治療による脳機能改善効果の実証】
顎変形症患者に対して行われる外科的矯正治療の前後で、脳血流と認知機能がどのように変化するかを縦断的に評価します。治療による咀嚼機能改善が脳機能の向上をもたらすのか、どの程度の改善が期待できるのかを定量的に示すことで、外科的矯正治療の新たな臨床的意義を提示します。

本研究は、顎変形症と脳機能の関係を解明する世界初の包括的臨床研究として進行中です。

顎関節を構成する主要な細胞外基質（コラーゲン、プロテオグリカン、弾性線維）は、組織の形態維持、機械的特性、脆弱性および病的変化において重要な役割を担っています。これらの細胞外基質は相互に作用し、基質形成及び構成に関与します。
従来からメカニカルストレスが顎関節に及ぼす影響に関する研究は数多くなされていますが、顎関節の主要な構造体である関節円板に関する研究はほとんどありません。

本研究では、咀嚼機能を低下させ、顎関節への関節荷重を減少させる実験モデルを用い、成長期ラットの関節円板について、材料工学的、組織学的、生化学的および分子生物学的手法を用いて解明することを目指しています。これらのことが解明されると、顎関節の荷重が細胞外基質を介した顎関節の形態維持に果たす役割が明らかになるとともに、組織の器質変化に伴う関節円板の変形・転位を主徴とする顎関節症の発症機序の解明の一助になるものと考えられます。