コネキシン４３発現調整による骨組織再生メカニズムの解明

• Project/Area Number: 18K17096
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 57040:Regenerative dentistry and dental engineering-related
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 藤井 政樹 東京医科歯科大学, 歯学部, 非常勤講師 (30710024)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: コネキシン43 / 骨再生 / 骨芽細胞

Outline of Annual Research Achievements

顎口腔外科領域において、骨再生をコントロールすることは治療をおこなう上で非常に重要である。本研究ではコネキシンに着目し、組織特異的・誘導型のノックアウトマウスを解析することにより骨芽細胞の増殖・分化のメカニズムを解明することを目的としている。本年度、Cx43flox/flox,Sp7-tTA-creマウスに200mg/kg Dox(ドキシサイクリン)入りの餌を与える続けることにより、creリコンビナーゼの発現を抑制し、Cx43欠損が起こらないよう4ヶ月令まで育て、その後、Doxを含まない餌を与えることにより骨芽細胞系細胞特異的にCx43のノックアウト(cKO)を誘導した。対照群は4ヶ月令以降もDOX入りの餌で飼育した。8ヶ月令および16ヶ月令でのノックアウト誘導群と対照群の骨形態計測、血清中Gla型オステオカルシン濃度（骨形成の指標）、血清中TRAP活性（破骨細胞マーカー）を比較した。その結果、加齢により血清中Gla型オステオカルシンは低下傾向を血清中TRAP活性は増加傾向を示したが、cKO群は対照群に比べ有意な差はなかった。大腿骨の形態計測を行なった結果、8ヶ月令のcKO群で皮質骨体積および皮質骨幅が有意に低下していたが、16ヶ月令では皮質骨の骨密度の上昇を示した。海綿骨では16ヶ月令で骨梁幅がcKO群で有意に大きかったがその他に有意な差は認められなかった。以上の結果から、Cx43は成体で僅かに骨の代謝回転に関わっていると思われた。さらに、皮質骨と海綿骨ではその役割が異なる可能性が示された。これら成体でのCx43KOマウスの骨形質は発生初期からCx43をKOした形質と異なっており、その原因究明のためにさらなる解析が必要である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は成体でのCx43によるギャップジャンクションの役割を解明するため、4ヶ月令でDox含有餌から普通餌に変更し、骨芽細胞系の細胞におけるノックアウトを誘導した。当初から計画していた成体でのCx43KOの血清および大腿骨の形態計測を行うことができたが、発生初期から骨芽細胞系細胞でKOしたマウスの骨の形質変化とは異なり、ほとんど野生型と変わらない結果となった。これらの結果から、成体の骨リモデリングにおけるCx43の役割は大きく無いと推定される。しかしながらDox含有餌から普通餌への変更によってどの程度骨系の細胞でCx43のKOが誘導されていたのかを確認する必要がある。

Strategy for Future Research Activity

１、8ヶ月令のマウスの骨からDNAを抽出しCx43のKO効率を調べる。
２、正常飼育条件下での成体でのCx43KOの誘導は骨の形態計測において対照群との大きな差は出なかったが、病的条件下では骨の代謝回転速度が速くなり、対照群とCx43KO群で大きく変わる可能性がある。そこで、成体雌の卵巣摘出モデルを作製しCx43の病態での役割を検討する。
３、成体雄を用いて、不動モデルやリウマチモデルを作製しCx43の病態での役割を検討する。