歯の発生における上皮間葉相互作用でのCa2+応答の役割とエナメル芽細胞の分化

• Project/Area Number: 17K17337
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Orthodontics/Pediatric dentistry
• Research Institution: Health Sciences University of Hokkaido
• Principal Investigator: 村田 佳織 北海道医療大学, 歯学部, 助教 (70781053)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 歯原性上皮細胞 / 歯髄幹細胞 / カルシウム応答 / イメージング / 歯の発生 / マイグレーション / SOCE / 歯原性上皮 / 薬理学

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、歯の発生過程におけるCa2+シグナルの役割を明らかにすることを目的に計画された。発生過程では、細胞増殖やマイグレーションによる形態形成と、細胞間相互作用による細胞分化が重要である。本研究では、ラット歯原性上皮細胞（SF2）とヒト歯髄幹細胞（DPSC）に異なる蛍光を発するCa2+センサーを発現させ、長時間ライブセルイメージングの実験系を確立した。この実験系を用いて、SF2細胞やDPSCにおいて自発的で間歇的なCa2+応答が起こることや、これらの共培養によってCa2+応答のパターンが変化することが明らかになった。
SF2細胞のマイグレーションを定量的に解析すると、ストア作動性Ca2+流入機構をLa3+によって抑制するとマイグレーションが抑制されることが明らかになった。このことより、SF2細胞のマイグレーションでは、Ca2+シグナルが重要な役割を担うことが示唆された。また阻害剤を用いた解析から、SF2細胞のCa2+応答におけるP2Y受容体と受容体チロシンキナーゼの関与が明らかになった。このことから、受容体チロシンキナーゼによるマイグレーションの促進が、ATP放出の促進を介してCa2+応答を起こした可能性が考えられた。
SF2とDPSCの共培養によってDPSCの自発的Ca2+応答が増加することが明らかになった。このDPSCのCa2+応答にも受容体チロシンキナーゼが関与していた。受容体チロシンキナーゼは、DPSC単独培養でおこるCa2+応答にはあまり関与していないことから、SF2から放出される因子によってDPSCの反応が変化したと考えられた。網羅的遺伝子解析とRT-PCRの結果から、共培養によってDPSCにおけるTGFβ3の遺伝子発現が増加し、それがLa3+によるCa2+シグナルの抑制によって低下することが明らかになった。
これらの結果から、SF2細胞のマイグレーションやDPSCの遺伝子発現におけるCa2+応答の関与が明らかになった。

Research Products

• [Journal Article] 歯原性上皮細胞のマイグレーションにおける成長因子とケモカインの相互作用 (2019)
  • Author(s): 村田佳織、石田成美、齊藤正人、谷村明彦
  • Journal Title: 北海道医療大学歯学雑誌 Volume: 38 Pages: 1-7
  • NAID: 120006725209
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 歯原性上皮細胞株と歯髄幹細胞の共培養による自発的Ca2+振動の増強 (2020)
  • Author(s): 石田成美, 村田佳織, 谷村明彦
  • Organizer: 第62回歯科基礎医学会学術大会
• [Presentation] Role of the store-operated calcium entry on differentiation of dental epithelial cells (2018)
  • Author(s): Kaori Murata, Takao Morita, Akihiro Nezu, Masato Saitoh, Akihiko Tanimura
  • Organizer: 18th WORLD CONGRESS OF BASIC AND CLINICAL PHARMACOLOGY
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 歯原生上皮細胞のマイグレーションと遺伝子発現におけるカルシウム応答の役割 (2018)
  • Author(s): 村田佳織、森田貴雄、根津顕弘、齊藤正人、谷村明彦
  • Organizer: 第60 回歯科基礎医学会学術大会
• [Presentation] 歯原生上皮細胞の分化におけるストア作動性カルシウム流入の役割 (2017)
  • Author(s): 村田佳織、森田貴雄、齊藤正人、谷村明彦
  • Organizer: 第68回日本薬理学会北部会
• [Presentation] ストア作動性カルシウム流入による歯原生上皮細胞のマイグレーションと遺伝子発現の制御 (2017)
  • Author(s): 村田佳織、森田貴雄、高橋亜友美、齊藤正人、谷村明彦
  • Organizer: 第59回歯科基礎医学会