マウス骨細管超可視化による骨細管ネットワーク構築・維持のメカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number	22K10244
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 57070:Developmental dentistry-related
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	村田有香大阪大学, 大学院歯学研究科, 招へい教員 (90755068)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	犬伏俊博大阪大学, 歯学部附属病院, 講師 (30550941) 佐々木淳一大阪大学, 大学院歯学研究科, 講師 (50530490) 山城隆大阪大学, 大学院歯学研究科, 教授 (70294428) 上岡寛岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (80253219)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 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 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000) Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords	骨細胞 / 骨芽細胞 / 骨細管ネットワーク
Outline of Research at the Start	骨細胞は、骨基質内で細胞間ネットワークを介してメカニカルストレスを感知し、骨組織内における細胞コミュニケーションの中心的役割を果たしている。しかしながら、骨細胞のメカニカルストレス感受・応答機構の詳細は未解明である。本研究では、これまでに申請者が確立した技術を用いて、マウス骨細管の超可視化により骨細管ネットワーク構築のメカニズムを探索するとともに、軟食飼育による咀嚼活性の低下により、骨細管ネットワークがどのように変化するかを明らかにする。以上の研究を行うことにより、骨代謝に関わる骨細胞の機能や分化メカニズムの解明につながるだけでなく、代謝性骨疾患治療の発展にも大きく貢献することが考えられる。
Outline of Annual Research Achievements	骨細胞は、神経細胞様の多数の突起を伸ばして骨細胞間あるいは他の細胞とのネットワーク（骨細管ネットワーク）を形成していることが知られている。骨細胞は、骨基質内で骨細管ネットワークを介してメカニカルストレスを感知し、様々な遺伝子やタンパクを発現して骨代謝を調節することで、骨組織内における細胞コミュニケーションの中心的役割を果たしている。しかしながら、骨細胞のメカニカルストレス感受・応答機構の詳細は依然として未解明のままであり、骨細胞突起ネットワークが構築・維持されるメカニズムや、骨細胞突起ネットワークの異常が骨量の低下や骨系統疾患にどのように関わっているかは不明であった。本研究は、骨細管ネットワークがどのような分子機構により構築されるのかを明らかにすることを目的とし、マウス骨細管の超可視化により骨細管ネットワーク構築および維持のメカニズムを探索することとした。これまでの結果から、骨細胞特異的βカテニンノックアウトマウスでは骨細胞と骨芽細胞間の連結が減少しており、骨細胞と骨芽細胞間のコミュニケーションに異常が生じていることが示唆された。そこで、本年度、我々は、骨細胞突起間の連結部位に発現しているConnexin 43の発現について着目し、頭蓋冠における骨細胞のConnexin 43の免疫染色を行った。対照群では骨細胞間の突起結合部にConnexin43の発現を認めた。一方、骨細胞特異的βカテニンノックアウトマウスでは対照群と同様に細胞質内のConnexin 43の発現を認めたが、突起上のConnexin43の発現が低下していた。骨細胞間の連結を定量したところ、骨細胞特異的βカテニンノックアウトマウスにおいて有意に減少していた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 全体的にはおおむね順調に進行している。
Strategy for Future Research Activity	これまでに、骨細胞突起ネットワークを介した細胞間のコミュニケーションの異常や、骨細管ネットワークの形態の変化についての観察を行ってきた。今後は、骨細胞突起ネットワークが構築・維持されるメカニズムについての解明を行う。骨細管ネットワーク構築・維持に必須の因子を特定する。