Model construction for molecular regulatory mechanisms in condensation of mesenchymal stem cells during organogenesis

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H04415
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 高橋 一郎 九州大学, 歯学研究院, 教授 (70241643)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉崎 恵悟 九州大学, 大学病院, その他 (10507982) ; 寺尾 文恵 九州大学, 歯学研究院, 助教 (10510018) ; 鈴木 治 東北大学, 歯学研究科, 教授 (60374948) ; 星 健治 九州大学, 大学病院, 助教 (90569964)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 間葉系幹細胞 / 細胞凝集 / 器官形成 / 分子メカニズム / 軟骨細胞

Outline of Annual Research Achievements

細胞の凝集は様々な器官の初期発生において共通して起こる重要な現象の一つである。骨、軟骨などの１種類の細胞からなる組織から、歯、唾液腺、肺、腎臓および毛など、数種の細胞から形成される複雑な器官に至るまで、細胞の凝集は器官形成の初期に高度に保存された現象であると考えられ、引き続いて起こる細胞分化に重要な影響を及ぼす。しかしながらそのメカニズムの詳細は未だ解明されていない。我々は、間葉系幹細胞の器官形成期における凝集に着目し、歯および軟骨をモデルとして細胞凝集に重要な因子を同定することを目的として研究を開始した。
本年度は、軟骨細胞に対する機械的刺激の有無により、擬似的な細胞凝集を起こした場合に誘導されるmicroRNA (miRNA)を35個同定した。これらの中から7個のmiRNAがCol2a1を制御している可能性を発見した。また、歯の発生初期において間葉細胞の凝集が重要であることが知られている。歯に特異的に発現する因子をスクリーニングし、歯の間葉細胞凝集時に発現する一つのmiRNAを同定した。このmiRNAは歯原性間葉細胞に遺伝子導入すると、細胞遊走能が亢進することが判明した。そこで、miRNA導入時の遺伝子発現の網羅的解析を行ったところ、細胞遊走に重要であることが知られているStat1遺伝子を制御している可能性を見出した。
以上の結果から、いくつかのmiRNAは間葉細胞の細胞凝集に重要な役割を担っている可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

細胞凝集に重要と考えられるいくつかのmiRNAの同定に成功したため、おおむね順調に進展していると評価できる。

Strategy for Future Research Activity

同定した因子を用いて、細胞凝集機構の解析を行う。これまでの研究で機械的圧縮刺激負荷装置や機械的伸展刺激負荷装置を用いてメカニカルストレスによる細胞内シグナルの経路について検討を行ってきた。そこで、これら装置を用いることで、同因子群の発現パターンおよび機能の解明を行う。

Research Products

• [Journal Article] Three-dimensional titanium miniplates for fixation of subcondylar mandibular fractures: Comparison of five designs using patient-specific finite element analysis (2018)
  • Author(s): Albogha Mhd Hassan、Mori Yoshihide、Takahashi Ichiro
  • Journal Title: J Cranio-Maxillofacial Surg Volume: 46 Pages: 391～397
  • DOI: 10.1016/j.jcms.2017.12.020
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The role of miRNA-200a in the early stage of the mandibular development. (2017)
  • Author(s): Yassin AS, Hoshi K, Terao F, Umeda M, Takahashi I.
  • Journal Title: Orthod Waves Volume: 76 Pages: 197～206
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mediator 1 Contributes to Enamel Mineralization as a Coactivator for Notch1 Signaling and Stimulates Transcription of the Alkaline Phosphatase Gene. (2017)
  • Author(s): Yoshizaki K, Hu L, Nguyen T, Sakai K, Ishikawa M, Takahashi I, Fukumoto S, Den Besten P, Bikle DD, Oda Y, Yamada Y.
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 292 Pages: 13531～13540
  • DOI: 10.1074/jbc.M117.780866.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stim1 Regulates Enamel Mineralization and Ameloblast Modulation. (2017)
  • Author(s): Furukawa Y, Haruyama N, Nikaido M, Nakanishi M, Ryu N, Oh-Hora M, Kuremoto K, Yoshizaki K, Takano Y, Takahashi I.
  • Journal Title: J Dent Res Volume: 96 Pages: 1422～1429
  • DOI: 10.1177/0022034517719872.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pannexin 3 regulates proliferation and differentiation of odontoblasts via its hemichannel activities (2017)
  • Author(s): Iwamoto Tsutomu、Nakamura Takashi、Ishikawa Masaki、Yoshizaki Keigo、Sugimoto Asuna、Ida-Yonemochi Hiroko、Ohshima Hayato、Saito Masahiro、Yamada Yoshihiko、Fukumoto Satoshi
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 12 Pages: 0177557～0177557
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0177557
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Piezo type mechanosensitive ion channel component 1 functions as a regulator of the cell fate determination of mesenchymal stem cells (2017)
  • Author(s): Sugimoto Asuna、Miyazaki Aya、Kawarabayashi Keita、Shono Masayuki、Akazawa Yuki、Hasegawa Tomokazu、Ueda-Yamaguchi Kimiko、Kitamura Takamasa、Yoshizaki Keigo、Fukumoto Satoshi、Iwamoto Tsutomu
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 17696
  • DOI: 10.1038/s41598-017-18089-0
  • Peer Reviewed
• [Remarks] Rearch
  • URL: http://www.ortho.dent.kyushu-u.ac.jp/en/research/