歯根形成・維持を制御する分子機構の解明

• Project/Area Number: 18J40203
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Functional basic dentistry
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Geriatric Hospital and Institute of Gerontology (2019-2020); Hiroshima University (2018)
• Principal Investigator: 吉本 由紀 地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター(東京都健康長寿医療センター研究所), 老年病態研究チーム, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 腱・靭帯 / 靭帯 / 腱 / 歯根形成 / Sost / Msx2 / Scx / iPS細胞

Outline of Annual Research Achievements

Scxが発現する歯周靭帯細胞や象牙芽細胞への分化に、成長因子などの液性因子や、転写因子がどのように関与するのかを、ScxGFP iPS細胞からの分化誘導系を用いて調べることを目的としていた。
そこで、昨年までの遺伝子改変マウスの解析結果や、in vitroの腱・靭帯細胞分化誘導システムを駆使し、歯周靭帯細胞や象牙芽細胞の分化に関与する可能性がある因子の探索を試みた。
まず、ScxGFP iPS細胞から腱・靭帯細胞への分化過程における遺伝子発現変動の網羅的解析をシングルセルレベルで行なった。腱・靭帯の早期および成熟マーカーであるScxとTnmdの発現解析の結果、Scx+、Scx+/Tnmd+、Tnmd+細胞が分化成熟に伴って出現し、樹立した分化誘導系がin vivoの組織形成における腱・靭帯細胞分化の過程を忠実に反映していることが明らかになった。また、シングルセルレベルでScxと発現が相関する遺伝子を抽出することができた。
次に、頭蓋顔面領域においても表現型を示すScx欠失マウスのアキレス腱からRNAを採取し、バルクRNAシークエンス解析を行なうことで、腱・靭帯細胞においてScxが関与する遺伝子を抽出した。シングルセルの解析結果と、Scx欠失マウスのRNAシークエンスの結果から、腱・靭帯細胞分化過程でScxと関連して機能する遺伝子群をScx関連遺伝子として同定することができた。Scx関連遺伝子の中には、成長因子や液性因子が含まれており、それらの因子の機能をScxGFP iPS細胞からの分化誘導系を用いて解析した結果、腱・靭帯の分化に関与する可能性が見出せている。現在、さらに詳細な解析を行なっている最中である。これらの結果は、現在英文論文として投稿を試みている。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Role of Scx+/Sox9+ cells as potential progenitor cells for postnatal supraspinatus enthesis formation and healing after injury in mice (2020)
  • Author(s): Ideo K, Tokunaga T, Shukunami C, Takimoto A, Yoshimoto Y, Yonemitsu R, Karasugi T, Mizuta H, Hiraki Y, Miyamoto T
  • Journal Title: PLoS One Volume: 15 Issue: 12 Pages: 1-14
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0242286
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Metalloprotease-Dependent Attenuation of BMP Signaling Restricts Cardiac Neural Crest Cell Fate. (2019)
  • Author(s): Arai HN, Sato F, Yamamoto T, Woltjen K, Kiyonari H, Yoshimoto Y, Shukunami C, Akiyama H, Kist R, Sehara-Fujisawa A.
  • Journal Title: Cell Rep Volume: 29 Issue: 3 Pages: 603-616
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2019.09.019
  • NAID: 120006731597
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Scleraxis is a transcriptional activator that regulates the expression of Tenomodulin, a marker of mature tenocytes and ligamentocytes. (2018)
  • Author(s): Shukunami C, Takimoto A, Nishizaki Y, Yoshimoto Y, Tanaka S, Miura S, Watanabe H, Sakuma T, Yamamoto T, Kondoh G, Hiraki Y.
  • Journal Title: Scientific reports Volume: 8 Issue: 1 Pages: 1-12
  • DOI: 10.1038/s41598-018-21194-3
  • NAID: 120006522882
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] ScxGFP iPS細胞を用いたin vitro腱・靭帯細胞分化誘導システムの 確立 (2020)
  • Author(s): 吉本 由紀、黒澤 珠希、周 赫英、上住 円、外丸 祐介、宿南 知佐、上住 聡芳
  • Organizer: 第6回日本筋学学術集会
• [Presentation] The functional role of Scleraxis in enthesis formation (2020)
  • Author(s): Yuki Yoshimoto
  • Organizer: 30th Australian and New Zealand Bone and Mineral Society annual scientific meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] コラーゲン特異的分子シャペロンHsp47の腱・靭帯形成における役割 (2019)
  • Author(s): 吉本 由紀
  • Organizer: 第２０回運動器研究会
• [Presentation] ScxGFP iPS細胞を用いたin vitro分化誘導系の構築と腱・靭帯・軟骨の分化制御の解析 (2019)
  • Author(s): 吉本 由紀、藤田 和将、宿南 知佐
  • Organizer: 第３７回日本骨代謝学会学術集会
• [Presentation] 腱・靭帯におけるコラーゲン特異的分子シャペロンHsp47の役割 (2019)
  • Author(s): 吉本 由紀、滝本 晶、山家 新勢、西田 圭一郎、永田 和宏、上住 聡芳、開 祐司、宿南 知佐
  • Organizer: 第７回若手による骨格筋細胞研究会
• [Presentation] Stepwise differentiation of ScxGFP iPS cells into tenocytes and ligamentocytes (2019)
  • Author(s): 吉本 由紀、藤田 和将、山家 新勢、外丸 祐介、宿南 知佐
  • Organizer: 第４２回日本分子生物学会年会
  • Invited
• [Book] THE BONE 2019年5月号 (2019)
  • Author(s): 吉本由紀、宿南知佐
  • Total Pages: 7
  • Publisher: メディカルレビュー社
  • ISBN: 9784779222405