| Project/Area Number |
24K19837
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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 57010:Oral biological science-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
丸岡 春日 北海道大学, 歯学研究院, 専門研究員 (40962577)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 血管石灰化 / Gli1 / 未分化間葉系細胞 / 血管平滑筋細胞 / 骨芽細胞 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、メンケベルク型血管石灰化・血管骨化を誘導するメカニズムとして、血管平滑筋細胞から骨芽細胞への分化転換に加えて、血管周囲に存在するGli1転写活性を獲得した未分化間葉系細胞が、血中PTH・Pi濃度上昇に反応して、動脈中膜側に集積・侵入し、さらに骨芽細胞へ分化する可能性を明らかにする目的で、Gli1転写活性獲得細胞の系譜解析が可能なGli1-CreErt2:Rosa26-tdTomatoマウスに腎不全に伴う高PTH・Pi濃度を誘導した後、血管周囲のGli1/tdTomato陽性未分化間葉系細胞が血管中膜に移動・侵入し骨芽細胞に分化するか否かin vivo動物モデルにて検索する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、メンケベルク型血管石灰化・血管骨化を誘導するメカニズムとして、血管平滑筋細胞から骨芽細胞への分化転換に加えて、血管周囲に存在するGli1転写活性を獲得した未分化間葉系細胞が、血中PTH・Pi濃度上昇に反応して、動脈中膜側に集積・侵入し、さらに骨芽細胞へ分化する可能性を明らかにする目的で計画された。手法的には、Gli1転写活性獲得細胞の系譜解析が可能なGli1-CreErt2:Rosa26-tdTomatoマウスに腎不全に伴う高PTH濃度および高Pi濃度を誘導した後、血管周囲のGli1/tdTomato陽性未分化間葉系細胞が血管中膜に移動・侵入し骨芽細胞に分化するか否かin vivo動物モデルにて明らかにした。その結果、Gli1転写活性獲得（Gli1発現・核内移行）を示す未分化間葉系細胞は、血管周囲（血管外膜）に存在することが明らかとなった。さらに、Gli1-CreErt2:Rosa26-tdTomatoマウスにアデニン誘導性の腎疾患（血清PTH上昇）を誘導すると、Gli1陽性未分化間葉系細胞は動脈中膜側に集積・侵入し、平滑筋細胞のマーカであるαsmooth muscle actin (αSMA)陽性を示す平滑筋細胞へと転じていた。そこで、血中の高PTH濃度および高Pi濃度のどちらがGli1陽性未分化間葉系細胞を平滑筋細胞へ誘導するのか明らかにするため、Gli1-CreErt2:Rosa26-tdTomatoマウスにPTH投与を行うと、血管外膜に多数のGli1陽性未分化間葉系細胞が出現し、いくつかの細胞が中膜に侵入するとともに血管平滑筋細胞へと分化していることが認められた。
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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
本研究では、Gli1-CreErt2マウスとRosa26-loxP-stop-loxP-tdTomatoマウスを交配することで、Gli1陽性細胞の系譜解析が可能なGli1-CreErt2:Rosa26-tdTomatoマウスを作出したしたうえで、アデニン投与、あるいは、PTH投与により、大動脈におけるGli1/tdTomato陽性細胞（子孫細胞を含む）の検出に成功している。Gli1/tdTomato陽性細胞は、過去においてGli1転写活性獲得（Gli1発現・核内移行）した細胞である。従来の報告では、Indian hedgehog(IHH)シグナルによりGli1転写因子の発現が活性化されることが報告されており、それらのGli１陽性細胞は、軟骨や骨に分化する潜在性を有することが知られている。研究代表者は、その前段階である大動脈におけるGli1/tdTomato陽性細胞（子孫細胞を含む）の検出に成功している。また、さらに、Gli1-CreErt2:Rosa26-tdTomatoマウスにアデニン誘導性の腎疾患（5/6腎摘の代用）を誘導すると、Gli1陽性未分化間葉系細胞は動脈中膜側に集積・侵入し、平滑筋細胞のマーカであるαsmooth muscle actin (αSMA)陽性を示す平滑筋細胞へと転じる所見、ならびに、Gli1-CreErt2:Rosa26-tdTomatoマウスにPTH投与を行うと、血管外膜に多数のGli1陽性未分化間葉系細胞が出現し、いくつかの細胞が中膜に侵入するとともに血管平滑筋細胞へと分化していた所見は、当時の計画をほぼ満足しており、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、高リン餌給餌を行っても血管外膜のGli1/tdTomato陽性未分化間葉系細胞が血管中膜に移動・侵入する所見は、今のところ認められていない。次年度では、高リン餌給餌によって血中Pi濃度が上昇してもGli1/tdTomato陽性未分化間葉系細胞が血管中膜に侵入しないことを慎重に確認する予定である。また、実験中でのマウスの死亡をなるべく防ぐため5/6腎摘の代用として、アデニン誘導性の腎疾患を作成しているが、5/6腎摘とアデニン誘導性腎疾患とで同党の環境になるか各血液パラメータの相違を確認する。さらに、本年度では、Gli1/tdTomato陽性未分化間葉系細胞がαSMA陽性/Gli1陽性を示す平滑筋細胞へと分化した所見を得ることができたが、さらに、骨芽細胞系細胞へと分化転換が誘導されるかについても、次年度の実験として計画されている。現在、慢性腎疾患・透析における血管石灰化は、血管平滑筋細胞から骨芽細胞への分化転換が有力視されているが、以前に考えられていた石灰化変性の可能性も否定できない。すなわち、血中の高PTH濃度・高Pi濃度環境で必ずしも全ての血管平滑筋が骨芽細胞に分化するのではなく、細胞死が誘導される可能性も否定できないため、血管平滑筋細胞の小胞体ストレス、および、ATF4/6などを介した細胞死やCa沈着についても検索を進める。
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