Single-cell analysis of osteoblast and chondrocyte differentiation control mechanism by Runx2 enhancer

• Project/Area Number: 22KJ2504
• Project/Area Number (Other): 22J40067 (2022)
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Multi-year Fund (2023); Single-year Grants (2022)
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 57010:Oral biological science-related
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 松裏 恵子 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2023-03-08 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: Runx2 / 骨芽細胞 / 軟骨細胞 / エンハンサー / 骨芽細胞分化 / 軟骨細胞分化

Outline of Research at the Start

これまでの私の研究から、マウスの発生過程で最初に形成される造血幹細胞・造血前駆細胞は、特定の転写因子のエンハンサー活性化によって、転写因子ネットワークが変遷し、増殖、造血細胞へのコミットメント、造血細胞の分化成熟が制御された。一方、Runx（ラント関連遺伝子）ファミリーに属するRunx2は、骨芽細胞分化および軟骨細胞後期分化に必須な転写因子である。しかし、これら２つの細胞系列およびそれぞれの細胞系列の分化過程で、Runx2 遺伝子発現がどのように制御されているかは明らかになっておらず、発現制御のメカニズムを解明することが重要な課題となっている。

Outline of Annual Research Achievements

研究の目的：本研究では、各骨芽細胞・軟骨細胞分化段階で活性化されたエンハンサーを効率的に同定し、複数の活性化エンハンサーを同時に欠損させたマウスを作製し、その生理的意義を証明することを目的とする。
令和5年度の研究実施計画：1) Cas9法を用い、令和4年度に同定した骨芽細胞、軟骨細胞あるいはその両者に特異的に発現を誘導できる活性化エンハンサーを認識するガイドRNAをそれぞれ作製し、それらを受精卵に注入、複数のエンハンサーを同時に欠損させたあるいはRunx2ヘテロ欠損マウスにエンハンサーを欠損させたマウスを作製した。2) ホモ欠損マウスを樹立し、胎生15.5日と18.5日のマウスでの骨格標本の作成を用いて、個体表現型の評価は順調に進んでいる。

Current Status of Research Progress

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

Reason

四肢骨において膜性骨化と軟骨内骨化を経る大腿骨と、 膜性骨化を経る頭頂蓋について比較、検討することにより、複数のエンハンサー欠損マウスと類似していると報告されている変形性関節症の病態の解明にもつながると考え、実験を行っている。当初予定に沿って、データ取得を進めており当初の計画通りに進展している。研究計画に従って進めていく。

Strategy for Future Research Activity

現在、マウス等の解析を進めおり、研究結果を用いた学会発表および論文発表についてその後行う予定である。