Elucidation of spatiotemporal dynamics and fates of RANKL-expressing mesenchymal cells
| Project/Area Number |
23K24454
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| Project/Area Number (Other) |
22H03195 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 56020:Orthopedics-related
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| Research Institution | Kanazawa University (2024)
The University of Tokyo (2022-2023) |
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Principal Investigator |
岡本 一男 金沢大学, がん進展制御研究所, 教授 (00436643)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
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| Keywords | 骨代謝 / サイトイカン / 破骨細胞 / 間葉系細胞 / 遺伝子改変マウス / サイトカイン |
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| Outline of Research at the Start |
骨の恒常性は破骨細胞による骨吸収と骨芽細胞による骨形成のバランスで維持される。破骨細胞分化に必須のサイトカインであるRANKLは、肥大軟骨層軟骨細胞、骨芽細胞系細胞、脂肪細胞前駆細胞、骨細胞などが発現し、ライフステージさらには病的状況下によっても多様に変化することが知られている。本課題では、間葉系支持細胞におけるRANKLの空間的発現解析技術を駆使することで、骨リモデリングの起点となり得るRANKL発現細胞の時空間的分子制御機構と、RANKL発現間葉系細胞の細胞性質と運命経路の解明するとともに、最終的に病的RANKL発現機構に特異的な制御システムの分子基盤を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
骨の恒常性は、破骨細胞による骨吸収と骨芽細胞による骨形成のバランスにより維持される。RANKLは破骨細胞分化に必須のサイトカインであり、膜型と可溶型の二種の形態をとるが、研究代表者はこれまで破骨細胞前駆細胞と膜型RANKLを産生する間葉系支持細胞との直接的な細胞間接触が必要であることを明らかにしてきた。一方、RANKL供給源はライフステージに伴い変化し、肥大軟骨層軟骨細胞、骨芽細胞系細胞、脂肪細胞前駆細胞、骨細胞など多岐に亘るが、その詳細な発現制御機構やRANKL発現細胞の位置的制御機構は不明である。本課題では、遺伝子改変マウスの技術を駆使し、間葉系支持細胞におけるRANKLの空間的発現解析技術を確立させ、RANKL発現の時空間的制御機構と、RANKL発現間葉系細胞の細胞性質と運命経路の解明を目指している。
当該年度では、RANKLの遺伝子改変マウスを用いた組織学的解析を実施し、RANKL発現間葉系支持細胞と破骨細胞、骨芽細胞、骨細胞、間葉系幹細胞など骨髄内の他細胞種との位置的関係性を検討した。RANKL発現間葉系細胞を用いた網羅的遺伝子解析を元に、RANKL発現間葉系支持細胞に特徴的な遺伝子発現を探索し、RANKL発現細胞の形成に重要なシグナル伝達経路・転写制御経路を精査した。さらに生理的状況下だけでなく、骨粗鬆症モデルや関節リウマチモデルなどのり病的状況下におけるRANKL発現間葉系支持細胞の動的変化を解析した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
RANKLレポーターマウスを用いた組織学的解析も順調に進んでおり、RANKL発現間葉系支持細胞と破骨細胞のほか、類骨形成面、活性型紡錘形骨芽細胞、脂肪細胞、血管などとの位置的関係性の調査を計画通りに進められることができている。また、RANKL発現間葉系細胞を用いた網羅的遺伝子解析を元に、RANKL発現間葉系支持細胞に特徴的な遺伝子発現を探索し、RANKL発現細胞の形成に重要なシグナル伝達経路や転写因子の候補についても抽出できており、来年度以降の円滑な研究進展が期待できる。さらにOVXモデル、関節リウマチモデルにおける全身性骨粗鬆症を検討し、病的状況下におけるRANKL発現間葉系細胞の動的変化に関わるデータの構築にも取り組んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) RANKL発現間葉系支持細胞の空間的解析: 2年次に引き続きRANKLレポーターマウスの解析を通じて、RANKL発現間葉系支持細胞と破骨細胞、骨芽細胞、脂肪細胞、血管など骨髄の間葉系細胞との位置的関係性を精査し、その生理学的意義を調査する。
(2) RANKL発現間葉系支持細胞と他細胞種との分子的相互作用:scRNA-seqデータを駆使して、RANKL発現間葉系支持細胞と他細胞種間の相互作用に関わる受容体/リガンドの候補を探索・抽出する。候補となるシグナル経路・制御因子に関しては、薬剤投与やKOマウスの解析により、RANKL発現間葉系細胞の位置的制御に関わる因子を同定する。
(3) 骨量減少疾患モデルにおけるRANKL発現間葉系支持細胞の動態とその発現制御機構:骨粗鬆症モデルや関節リウマチモデルにおける全身性骨粗鬆症を検討し、病的状況下におけるRANKL発現間葉系細胞の動的変化を検討し、生理的・病的RANKL発現細胞の制御機構の相違を見出す。最終的に病的RANKL発現機構特異的な制御の分子基盤を明らかにする。
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Report
(2 results)
Research Products
(38 results)
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[Journal Article] The neutrophil?osteogenic cell axis promotes bone destruction in periodontitis2024
Author(s)
Ando Yutaro、Tsukasaki Masayuki、Huynh Nam Cong-Nhat、Zang Shizao、Yan Minglu、Muro Ryunosuke、Nakamura Kazutaka、Komagamine Masatsugu、Komatsu Noriko、Okamoto Kazuo、Nakano Kenta、Okamura Tadashi、Yamaguchi Akira、Ishihara Kazuyuki、Takayanagi Hiroshi
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Journal Title
International Journal of Oral Science
Volume: 16
Issue: 1
Pages: 1-9
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Periosteal stem cells control growth plate stem cells during postnatal skeletal growth2022
Author(s)
Tsukasaki M, Komatsu N, Negishi-Koga T, Huynh NC, Muro R, Ando Y, Seki Y, Terashima A, Pluemsakunthai W, Nitta T, Nakamura T, Nakashima T, Ohba S, Akiyama H, Okamoto K, Baron R, Takayanagi H
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Journal Title
Nat Commun
Volume: 13
Issue: 1
Pages: 4166-4166
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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