骨発生・骨修復におけるエピゲノムダイナミクスの比較解析と骨再生への応用
Project/Area Number |
20H03885
|
Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 57060:Surgical dentistry-related
|
Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
北條 宏徳 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 准教授 (80788422)
|
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大庭 伸介 大阪大学, 大学院歯学研究科, 教授 (20466733)
|
Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
|
Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
|
Keywords | 骨修復 / 遺伝子発現機構 / 一細胞解析 / 細胞系譜 / 遺伝子発現制御 / 骨芽細胞 / 骨再生 / 細胞系譜実験 / エピゲノム |
Outline of Research at the Start |
骨組織は一定の自己修復能を有し、小規模骨欠損に対しては自然治癒するのに対し、大規模骨欠損は不可逆的な骨喪失を引き起こし、生活の質を著しく低下させる。本研究では「骨はどのように治るのか?」という骨再生研究における根源的な問いに対して、マウス遺伝学と一細胞解析技術を統合することで、骨欠損部位での幹細胞の振る舞いと細胞分化機構を解明する。さらに、本研究で明らかになった骨修復機構と骨発生機構との比較解析により骨再生性シグナルを同定し、組織再生への応用を検討する。これにより、組織損傷部位においてde novoで起こる生体反応の理解に基づく、新しい骨再生医療戦略の研究基盤の確立を目指す。
|
Outline of Annual Research Achievements |
これまでに得られた骨修復おけるデータセットと、骨発生におけるマウスデータセットの比較解析を行った。骨発生データセットとして、マウス骨発生に関する公共データベースを利用した。バイオインフォマティクスの手法を用いて、バッチエフェクトを解消した後、骨修復データと骨発生データを統合した。得られたデータは、遺伝子発現プロファイルに基づきクラスタリング解析を行い、UMAP上に描写した。さらに、マーカー遺伝子の発現プロファイルに基づき、細胞のアノテーションを行った。以上の結果、骨発生と骨修復において、同一の骨格系細胞集団が多数認められることが明らかになった。一方、血球系細胞については、発生と修復で異なっている可能性が示唆された。骨格系細胞について、さらに偽時系列解析により、連続的な遺伝子発現プロファイルを比較検討し、骨修復と骨発生の間で特異的なシグナチャーと共通シグナチャーを抽出した。さらに、骨修復データセットに対して、リガンド―受容体解析を行った。scTensorを用いて Cell-cell interaction(CCI)と Ligand-Receptor(L-R)ペア の抽出を行った。様々な細胞集団でシグナル相互作用の候補が多数得られた。この中で、骨格系細胞集団と血球系細胞集団間の相互作用に注目した。統計学的な基準と文献検索により、骨修復シグナル候補を絞り込んだ。以上の解析により、骨発生と骨修復において、遺伝子発現に関する相違性の理解が進み、骨修復に必要なシグナル因子群の候補を取得した。
|
Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画通り研究が進み、骨再生候補シグナルを取得した。
|
Strategy for Future Research Activity |
これまでの予定通り、得られた候補シグナル活性化剤を用いて骨再生効果を検証する。
|
Report
(3 results)
Research Products
(24 results)
-
-
-
[Journal Article] Runx2 regulates chromatin accessibility to direct the osteoblast program at neonatal stages2022
Author(s)
Hojo Hironori, Saito Taku, He Xinjun, Guo Qiuyu, Onodera Shoko, Azuma Toshifumi, Koebis Michinori, Nakao Kazuki, Aiba Atsu, Seki Masahide, Suzuki Yutaka, Okada Hiroyuki, Tanaka Sakae, Chung Ung-il, McMahon Andrew P., Ohba Shinsuke
-
Journal Title
Cell Reports
Volume: 40
Issue: 10
Pages: 111315-111315
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
-
-
[Journal Article] Runx2 and Runx3 differentially regulate articular chondrocytes during surgically induced osteoarthritis development2022
Author(s)
Nagata K, Hojo H, Chang SH, Okada H, Chijimatsu R, Omata Y, Mori D, Makii Y, Kawata M, Kaneko T, Iwanaga Y, Nakamoto H, Maenohara Y, Tachibana N, Ishikura H, Higuchi J, Taniguchi Y, Ohba S, Chung Ul, Tanaka S, Saito T
-
Journal Title
Nature Communications
Volume: 13
Issue: 1
Pages: 6187-6204
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
-
-
[Journal Article] Control of osteocyte dendrite formation by Sp7 and its target gene osteocrin2021
Author(s)
Wang JS, Kamath T, Mazur CM, Mirzamohammadi F, Rotter D, Hojo H, Castro CD, Tokavanich N, Patel R, Govea N, Enishi T, Wu Y, da Silva Martins J, Bruce M, Brooks DJ, Bouxsein ML, Tokarz D, Lin CP, Abdul A, Macosko EZ, Fiscaletti M, Munns CF, Ryder P, Kost-Alimova M, Byrne P, Cimini B, Fujiwara M, Kronenberg HM, Wein MN.
-
Journal Title
Nature Communications
Volume: 12
Issue: 1
Pages: 6271-6271
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
[Journal Article] Hedgehog Activation Regulates Human Osteoblastogenesis2020
Author(s)
Onodera Shoko、Saito Akiko、Hojo Hironori、Nakamura Takashi、Zujur Denise、Watanabe Katsuhito、Morita Nana、Hasegawa Daigo、Masaki Hideki、Nakauchi Hiromitsu、Nomura Takeshi、Shibahara Takahiko、Yamaguchi Akira、Chung Ung-il、Azuma Toshifumi、Ohba Shinsuke
-
Journal Title
Stem Cell Reports
Volume: 15
Issue: 1
Pages: 125-139
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-