Fundamental study of bone regeneration with site-specific epigenome editing

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H04403
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Surgical dentistry
• Research Institution: Nagasaki University (2019-2021); The University of Tokyo (2017-2018)
• Principal Investigator: Ohba Shinsuke 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 教授 (20466733)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鄭 雄一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30345053) ; 北條 宏徳 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 准教授 (80788422)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 再生医学 / 骨 / エピゲノム

Outline of Final Research Achievements

In this study, we first developed methods for generating skeletal cells, including osteoblasts, from human pluripotent stem cells (hPSCs). Gene expression profiling and open chromatin profiling in hPSC-derived endochondral bone tissues further identified cell-type-distinct gene expression profiles and open chromatin regions. Our datasets provide not only epigenome dynamics, but also enhancer regions that govern osteoblast differentiation during human skeletal development. Integrative analyses of the datasets, including cross-species analysis for conservation of target regions, will lead to identification of target enhancer regions for epigenome editing-mediated bone regeneration.

Free Research Field

骨軟骨生物学、幹細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、「部位特異的エピゲノム編集による骨再生」という新しいアプローチに向けた基礎的知見の集積を目指したものである。マウス初代細胞における解析に加え、ヒト多能性幹細胞の骨芽細胞分化系を用いた解析を併用することで、ヒトの骨芽細胞分化におけるエピゲノム動態を、その遺伝子発現動態との関連も含めて明らかにした。取得されたエピゲノムデータは骨芽細胞分化を司るエンハンサー領域に関する情報を含んでいる。したがって、これらの領域は「部位特異的エピゲノム編集による骨再生」のための標的となりうると考えられる。