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鰭(ひれ)の骨周囲スペースを制御する未知細胞の同定と機能解明

Research Project

Project/Area Number 21K06255
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 44040:Morphology and anatomical structure-related
Research InstitutionShowa University

Principal Investigator

茶谷 昌宏  昭和大学, 歯学部, 准教授 (80628628)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高見 正道  昭和大学, 歯学部, 教授 (80307058)
畔津 佑季  昭和大学, 歯学部, 助教 (00812190)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsメダカ / 鰭 / 形態形成 / 破骨細胞 / 器官形成 / 鰭条骨 / 未知細胞
Outline of Research at the Start

器官同士の相対的なプロポーションを維持して成長するには細胞外マトリクスを「作るだけでなく壊すこと」も重要だが細胞がどうやって壊すかわかっておらず、硬い骨と周囲の軟組織が歪まずに同調して成長するメカニズムは未解明である。申請者は骨を壊す破骨細胞を蛍光タンパク質で標識した遺伝子組換メダカを作製し、最近、メダカの鰭(ひれ)において破骨細胞マーカーを発現するが骨には接着しない、発生学において存在も機能も未知の細胞を発見した。本研究では、この未知細胞の機能を明らかにすることを目的とする。本研究を通して、骨の形態形成における新しい概念を構築し、関連する疾患の原因解明を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

動物個体の成長プロセスにおいては「組織の形成」だけでなく「組織の破壊」も重要であるが、そのメカニズムの全貌はまだ明らかになっていない。本研究では、骨を壊す破骨細胞を蛍光タンパク質で標識したtrap:GFP遺伝子改変メダカを基盤として鰭(ひれ)の解析を行った。trap:GFP陽性の破骨細胞様細胞は孵化期から鰭の組織に出現し、この細胞の局在は酒石酸抵抗性酸ホスファターゼの内在性発現の部位と一致していた。破骨細胞の分化に関連する遺伝子を欠損した遺伝子欠損メダカを解析したところ、鰭に存在する破骨細胞様細胞の数に異常が生じており、この破骨細胞様細胞は破骨細胞と類似した細胞分化のメカニズムを有していることが示唆された。この破骨細胞様細胞の機能を調べるために、プロドラッグの投与により細胞死を誘導する遺伝子改変メダカの作製を検討した。複数の系統から条件検討を行った結果、破骨細胞様細胞の除去が可能な系統と薬剤投与の条件を見出した。さらに、特異的分子阻害薬の投与を検討した結果、破骨細胞様細胞を細胞死に誘導することが示された。本研究により、鰭の形態形成に関与すると推察される破骨細胞様細胞が見出され、それらの細胞を除去する実験系を開発できており、これらの実験系を用いることで、鰭に存在する破骨細胞様細胞の役割を解明する。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

鰭の細胞局在、細胞分化、細胞機能、を明らかにするための遺伝子改変動物は順調に作製、解析が進められている。細胞の機能を調べるために細胞を除去する遺伝子改変動物の開発を行っており、作製した遺伝子改変動物の遺伝子の発現量によって薬効などの条件が変わってくるため複数系統を作製し検討した。作用をしらべることが可能な系統、適切な薬剤濃度、投与時間、を同定しており、詳細な組織の解析を進めている。

Strategy for Future Research Activity

鰭の破骨細胞様細胞の機能を調べるために、新たに作製した遺伝子改変動物にプロドラッグを投与して鰭の破骨細胞様細胞の除去実験を推進する。それらの細胞を除去したことによって個体にどのような変化が生じるかを組織学的解析や遺伝子発現解析で詳しく調べる。具体的には、血管、骨、神経などの周囲組織に関して遺伝子改変動物を用いて調べる。また特異的抗体を用いた免疫染色等を行い、組織の特徴を詳細に観察する。
さらには特異的分子標的薬が鰭の破骨細胞様細胞に作用して細胞死を誘導したことから、本細胞の分子シグナルを調べ、細胞の生存や機能にどのような分子が関与しているのか詳細なメカニズムを探索する。

Report

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

    (16 results)

All 2024 2023 2022 2021 Other

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

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      J Oral Biosci.

      Volume: - Issue: 2 Pages: 381-390

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      10.1016/j.job.2024.02.007

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      J Oral Biosci.

      Volume: - Issue: 2 Pages: 391-402

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      10.1016/j.job.2024.02.003

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      J Oral Biosci.

      Volume: - Issue: 1 Pages: 196-204

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      Tomohiko Makiyama, Takashi Obama, Yuichi Watanabe, Masahiro Chatani, Yuki Azetsu, Kosuke Kawaguchi, Tsuneo Imanaka, Hiroyuki Itabe
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      Exp Cell Res.

      Volume: 433 Issue: 2 Pages: 113855-113855

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      Yamaguchi Maho、Takami Masamichi、Azetsu Yuki、Karakawa Akiko、Chatani Masahiro、Funatsu Takahiro、Sakai Nobuhiro
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      Journal of Oral Biosciences

      Volume: - Issue: 2 Pages: 186-194

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      Ikeda Megumi、Karakawa Akiko、Takizawa Hideomi、Azetsu Yuki、Sakai Nobuhiro、Chatani Masahiro、Suzuki Noriyuki、Takami Masamichi
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      Journal of Endodontics

      Volume: 48 Issue: 5 Pages: 632-640

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      Takizawa Hideomi、Karakawa Akiko、Suzawa Tetsuo、Chatani Masahiro、Ikeda Megumi、Sakai Nobuhiro、Azetsu Yuki、Takahashi Masahiro、Urano Eri、Kamijo Ryutaro、Maki Koutaro、Takami Masamichi
    • Journal Title

      Biomedicine & Pharmacotherapy

      Volume: 146 Pages: 112593-112593

    • DOI

      10.1016/j.biopha.2021.112593

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    • Author(s)
      Masahiro Chatani, Akira Kudo
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      Handbook of Space Pharmaceuticals

      Volume: 32 Pages: 701-715

    • DOI

      10.1007/978-3-030-05526-4_5

    • ISBN
      9783030055257, 9783030055264
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  • [Journal Article] Findings from recent studies by the Japan Aerospace Exploration Agency examining musculoskeletal atrophy in space and on Earth2021

    • Author(s)
      Furukawa Satoshi、Chatani Masahiro、Higashitani Atsushi、Higashibata Akira、Kawano Fuminori、Nikawa Takeshi、Numaga-Tomita Takuro、Ogura Toshihiko、Sato Fuminori、Sehara-Fujisawa Atsuko、Shinohara Masahiro、Shimazu Toru、Takahashi Satoru、Watanabe-Takano Haruko
    • Journal Title

      npj Microgravity

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 18-18

    • DOI

      10.1038/s41526-021-00145-9

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    • Author(s)
      Natsuhiro Takahashi, Masamichi Takami, Masahiro Chatani
    • Journal Title

      Biological Sciences in Space

      Volume: 35 Issue: 0 Pages: 24-31

    • DOI

      10.2187/bss.35.24

    • NAID

      130008082113

    • ISSN
      0914-9201, 1349-967X
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  • [Presentation] メダカを用いた宇宙と地上の骨生物学研究2023

    • Author(s)
      茶谷昌宏
    • Organizer
      第70回日本実験動物学会総会 シンポジウム2「宇宙生物学における動物実験のこれまでとこれから」
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    • Invited
  • [Presentation] Investigating Npas4l/Cloche in Medaka (Oryzias latipes) for Understanding the Developmental Mechanisms of Blood and Blood Vessel Formation.2023

    • Author(s)
      M Chatani.
    • Organizer
      Institutional Seminar Series. Lecture hole in old building, Max Planck Institute, Bad Nauheim, Germany, 23rd June 2023. Oral presentation.
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  • [Presentation] M Chatani, J Martinez, D Stainier.2023

    • Author(s)
      Cloche/Npas4l is Essential for Hematopoiesis and Vasculogenesis in Medaka.
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      International Institute Evaluation by the Scientific Advisory Board. Foyer in new building, Max Planck Institute, Bad Nauheim, Germany, 6-8th February 2023. Poster presentation.
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Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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