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シングルセル解析と細胞系譜追跡による骨髄間質細胞の多様性と機能の解明

Research Project

Project/Area Number 20KK0356
Research Category

Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 57060:Surgical dentistry-related
Research InstitutionNagasaki University

Principal Investigator

松下 祐樹  長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 准教授 (00713827)

Project Period (FY) 2021 – 2024
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000)
Keywords軟骨原基 / 軟骨膜 / 細胞系譜追跡 / シングルセル解析 / 骨髄間質細胞 / 周軟骨膜
Outline of Research at the Start

骨髄は成体における主な造血の場であり、骨髄に存在する骨髄間質細胞は、造血系の細胞を維持するだけでなく、骨髄間質細胞自身が軟骨、骨、脂肪細胞に分化する、いわゆる間葉系幹細胞としての性質を備えている。一方で骨髄間質細胞が発生過程でどのように形成されるのかは明らかにされていない。本研究では様々な遺伝子改変マウスを用いて骨髄間質細胞の起源を解明する。さらに細胞を一細胞レベルで骨髄間質細胞の多様性を明らかにし、骨髄間質細胞の理解を深め、将来的な治療応用に貢献する。

Outline of Annual Research Achievements

骨髄は成体における主な造血の場であり、骨髄に存在する骨髄間質細胞は、造血幹細胞の維持に必須な細胞として造血幹細胞ニッチを形成するのみならず、それらの細胞自身が軟骨細胞、骨芽細胞、脂肪細胞への分化能を持ついわゆる間葉系幹細胞としての性質を備えている。一方でその起源となる細胞についての詳細は明らかにされていない。基課題の成果により、骨髄間質細胞の起源として考えられている胎生期の軟骨原基やその周囲の軟骨膜の細胞をタモキシフェン誘導性に時期特異的に標識するcreERマウスを用いることで、軟骨原基と軟骨膜由来の細胞が成長時期により異なる様式で骨髄間質細胞へ貢献し、さらに成体骨髄における分布様式も異なることを明らかにした。本国際共同研究では、基課題を発展させるべく以下の研究をおこなった。
1)軟骨原基やその周囲の軟骨膜の細胞を標識するタモキシフェン誘導性creERマウスに対して、ヘッジホッグシグナルの関与を示すためにPtch1 floxマウスを掛け合わせ表現型解析を行った。
2)軟骨原基由来、軟骨膜由来の成体骨髄間質細胞の分布を明らかにし、それぞれの骨髄間質細胞を採取しRNA-seqによって比較した。その結果軟骨原基由来の細胞は軟骨・骨芽細胞マーカーが上昇し、一方で軟骨膜由来の間質細胞は脂肪細胞マーカーの上昇が認められた。
これらの結果から、成体の骨髄の骨格系細胞は生まれる前の発生初期からその細胞系譜が厳密に制御されていることが明らかになった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の研究計画通り順調に進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

発生初期の細胞集団を空間的かつ一細胞レベルで解明する。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 7 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Endosteal stem cells at the bone‐blood interface: A double‐edged sword for rapid bone formation2023

    • Author(s)
      Matsushita Yuki、Liu Jialin、Chu Angel Ka Yan、Ono Wanida、Welch Joshua D.、Ono Noriaki
    • Journal Title

      BioEssays

      Volume: 46 Issue: 3 Pages: 2300173-2300173

    • DOI

      10.1002/bies.202300173

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Multi-omics analysis in developmental bone biology2023

    • Author(s)
      Matsushita Yuki、Noguchi Azumi、Ono Wanida、Ono Noriaki
    • Journal Title

      Japanese Dental Science Review

      Volume: 59 Pages: 412-420

    • DOI

      10.1016/j.jdsr.2023.10.006

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Bone marrow endosteal stem cells dictate active osteogenesis and aggressive tumorigenesis2023

    • Author(s)
      Matsushita Yuki、Liu Jialin、Chu Angel Ka Yan、Tsutsumi-Arai Chiaki、Nagata Mizuki、Arai Yuki、Ono Wanida、Yamamoto Kouhei、Saunders Thomas L.、Welch Joshua D.、Ono Noriaki
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 2383-2383

    • DOI

      10.1038/s41467-023-38034-2

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Single-Cell RNA-Sequencing Reveals the Skeletal Cellular Dynamics in Bone Repair and Osteoporosis2023

    • Author(s)
      Wu Sixun、Ohba Shinsuke、Matsushita Yuki
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 24 Issue: 12 Pages: 9814-9814

    • DOI

      10.3390/ijms24129814

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Hes1 marks peri-condensation mesenchymal cells that generate both chondrocytes and perichondrial cells in early bone development2023

    • Author(s)
      Matsushita Yuki、Manabe Hiroaki、Ohyama Takahiro、Nakamura Shogo、Nagata Mizuki、Ono Wanida、Ono Noriaki
    • Journal Title

      Journal of Biological Chemistry

      Volume: 299 Issue: 6 Pages: 104805-104805

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2023.104805

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Cellular dynamics of distinct skeletal cells and the development of osteosarcoma2023

    • Author(s)
      Otani Shohei、Ohnuma Mizuho、Ito Kosei、Matsushita Yuki
    • Journal Title

      Frontiers in Endocrinology

      Volume: 14 Pages: 1181204-1181204

    • DOI

      10.3389/fendo.2023.1181204

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The fate of early perichondrial cells in developing bones2022

    • Author(s)
      Matsushita Yuki、Chu Angel Ka Yan、Tsutsumi-Arai Chiaki、Orikasa Shion、Nagata Mizuki、Wong Sunny Y.、Welch Joshua D.、Ono Wanida、Ono Noriaki
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 7319-7319

    • DOI

      10.1038/s41467-022-34804-6

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] Intercellular Interactions of an Adipogenic CXCL12-Expressing Stromal Cell Subset in Murine Bone Marrow2021

    • Author(s)
      Matsushita Yuki、Chu Angel Ka Yan、Ono Wanida、Welch Joshua D、Ono Noriaki
    • Journal Title

      Journal of Bone and Mineral Research

      Volume: 36 Issue: 6 Pages: 1145-1158

    • DOI

      10.1002/jbmr.4282

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Flow Cytometry-Based Analysis of the Mouse Bone Marrow Stromal and Perivascular Compartment2021

    • Author(s)
      Matsushita Yuki、Ono Wanida、Ono Noriaki
    • Journal Title

      Methods in Molecular Biology

      Volume: 2308 Pages: 83-94

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-1425-9_7

    • ISBN
      9781071614242, 9781071614259
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Chondrocytes in the resting zone of the growth plate are maintained in a Wnt-inhibitory environment2021

    • Author(s)
      Hallett Shawn A、Matsushita Yuki、Ono Wanida、Sakagami Naoko、Mizuhashi Koji、Tokavanich Nicha、Nagata Mizuki、Zhou Annabelle、Hirai Takao、Kronenberg Henry M、Ono Noriaki
    • Journal Title

      eLife

      Volume: 10

    • DOI

      10.7554/elife.64513

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] The Amazing Endosteum2023

    • Author(s)
      Yuki Matsushita
    • Organizer
      Japan Sweden Workshop on Cartilage, Bone and Bone marrow
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Bone marrow endosteal stem cells coordinate active osteogenesis and tumorigenesis in young bones2023

    • Author(s)
      Yuki Matsushita
    • Organizer
      The 71st Annual Meeting of Japanese Association for Dental Research
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 骨髄間質細胞の多様性と骨再生への貢献、その起源2022

    • Author(s)
      松下祐樹
    • Organizer
      日本骨代謝学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Distinct cellular origins of the fetal cartilage dictate bone marrow stromal cell heterogeneity2021

    • Author(s)
      Matsushita Yuki、Ono Noriaki
    • Organizer
      American Society for Bone and Mineral Research, 43th Annual Meeting
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks]

    • URL

      https://www.de.nagasaki-u.ac.jp/dokuji/kaibou-2/

    • Related Report
      2023 Research-status Report

URL: 

Published: 2021-03-19   Modified: 2024-12-25  

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