| Project/Area Number |
23K16178
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 57070:Developmental dentistry-related
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
杉本 明日菜 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (80823830)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 細胞外圧 / ダイレクトリプログラミング / 線維芽細胞 / 間葉系幹細胞 / 圧受容体 / 繊維芽細胞 / PIEZO1 |
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| Outline of Research at the Start |
近年，線維芽細胞にリプログラミング因子を導入することで，多能性幹細胞を経ずに，目的の細胞に直接分化誘導する技術である「ダイレクトリプログラミング」技術が開発され，基礎研究，創薬，さらには再生医療において，新たな潮流として注目されている。申請者はこれまで細胞外圧をコントロールすることにより，特定への細胞分化を促進したり抑制したりするメカニズムについて解明をすすめてきた。そこで，これまでに研究してきた細胞外圧負荷による細胞の分化誘導技術とダイレクトリプログラミングの技術を融合させることで，新たな分化誘導法の開発を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，線維芽細胞にリプログラミング因子を導入することで，多能性幹細胞を経ずに，目的の細胞に直接分化誘導する技術である「ダイレクトリプログラミング」技術が開発され，基礎研究，創薬，さらには再生医療において，新たな潮流として注目されている。本研究は，細胞外圧負荷による細胞の分化誘導技術とダイレクトリプログラミングの技術を融合させることで，新たな分化誘導法の開発を目指すものである。
これまで，骨の形成，維持に重要な細胞外圧環境に注目し，先行する研究において，細胞外圧負荷により間葉系幹細胞の骨芽細胞系細胞への分化を促進する分子メカニズムの解明を行ってきた。このメカニズムには，細胞の圧受容体との関連が深く，とくにPIEZO1について解析を進めてきた。
本研究期間においては，細胞外圧環境がダイレクトリプログラミングに果たす役割について解明を進めている。研究の方針としては，任意の圧力を負荷できる独自の加圧培養装置を用いて，細胞外圧が線維芽細胞から骨芽細胞系細胞へのダイレクトリプログラミングに与える影響について検討し，その分子メカニズムについてin vitroでの解析を進め，その後，動物実験での検討を計画している。現在までに，細胞外圧によって間葉系幹細胞が骨芽細胞分化を促進する際に働くPIEZO1について，下流でのCaイオンやMAPKシグナル伝達経路についての解析を行っている。この解析は，本研究における分子メカニズムの解明に応用できるものである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
条件の検討中であるため，進行はやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
線維芽細胞の骨芽細胞系細胞へのダイレクトリプログラミングに対し，骨分化に最適な細胞外圧を負荷し，リアルタイムPCR法での遺伝子発現，ウェスタンブロッティング法や免疫組織学染色法によりタンパク質発現解析，フローサイトメトリーによる細胞の表現型解析を行い，従来のダイレクトリプログラミングでの分化誘導との比較を行う。そして，その際に働く分子を同定し，同定した分子（圧受容体など）についてsiRNA法や過剰発現株を用いてさらに詳細な機能解析を行う。動物実験モデルとしては，マウスの疾患モデルを用いて解析を行う予定としている。疾患モデルとしては，頭蓋冠欠損，大腿骨骨折などのモデルを予定しており，各疾患モデルに対し，最適な細胞外圧を負荷下で骨芽細胞系細胞へのダイレクトリプログラミングを行った線維芽細胞と，コントロールとして非刺激の線維芽細胞を欠損部に移植し，それぞれの治癒，再生機構を比較検討する。
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