2016 Fiscal Year Research-status Report
オプトジェネティクスを用いた骨組織内骨細胞の光機械刺激と細胞張力測定
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15K15681
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
吉田 卓史 東北大学, 歯学研究科, 助教 (30455795)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 光遺伝学 / 機械的刺激 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物の生体内には様々な細胞外の刺激を感受してシグナル伝達に変換する細胞が存在している。その中には細胞外の機械的刺激を受け取る細胞も存在し、骨を形作る細胞やはと歯槽骨の間で緩衝作用をになっている歯根膜細胞などが知られ、機械的刺激と細胞応答の関係が精力的に調べられてきている。特に骨組織はミネラル成分の中に埋没している上、骨細胞同士が３次元の網目状に結びついた構造を取っている。骨細胞は神経細胞の様に細胞突起(cell process)を伸ばし、骨細胞同士、骨細胞ー骨芽細胞冠で連結して細胞間ネットワークを形成して全体として機械刺激を感知するメカノセンサーネットワークとして機能している。一方歯根膜細胞は歯と歯槽骨の間に存在し、日々咀嚼による機械刺激を受容している。しかしながらこれらの細胞は硬いミネラル成分に囲まれているために細胞の局所にかかる機械刺激の強度やその機械刺激がどのように骨細胞内を伝わっていくかはいまだ明らかになっていない。本研究は光遺伝学を利用して、①硬組織に埋没している骨細胞に非接触的に機械刺激を加える方法の開発と、②細胞に加わった機械刺激強度を張力センサータンパク質を用いて実測し、骨細胞ネットワーク内での伝播機構を解明することを目的とする。我々は前年に引き続き光応答性タンパク質を用いた機械刺激制御方法の開発を継続して行うと同時に、ラットの歯根膜初代培養細胞を確立してこの細胞を用いた機械刺激に対する応答を神経栄養因子の産生を指標として評価した。その結果、機械刺激により歯根膜細胞は神経栄養因子の産生量を増加させることは無かったがその他の軸索ガイダンスタンパク質の発現を制御していることが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
細胞に機械刺激を与えてその応答を検討した結果、新しい知見が得られた。この成果は当初予期していなかったよい結果であるが、光応答性のタンパク質の創生が期待通りに進んでいない。今後新たな論文の知見を取り入れ一刻も早く光応答性の人工タンパク質を創り出す。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度新たに知見を得た機械刺激を受けた細胞が出す、軸索ガイダンスタンパク質の生理学的な意義についての研究を進める。これと同時に光応答性人工タンパク質の創生を目指す。具体的には刺激する光の波長にあわせて光応答モジュールのドメイン構造を代える。その他、光ドメインと作用ドメインの組み合わせを複数種類試す。
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| Causes of Carryover |
光応答性人工タンパク質の創生が予定より遅れているために、この後に予定していた実験に使用する試薬の購入が行えなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度の早期に光応答性人工タンパク質の作成を成功させ、機能評価試験を行う。このときに必要な試薬を前年度分の予算で調達する。機能評価がよい結果を得られると当初予定していた計画を推進する。
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