2018 Fiscal Year Research-status Report
Control of cell differentiation and proliferation by ultrasound: elucidation of the role of epigenome
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17K01353
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
田渕 圭章 富山大学, 研究推進機構 研究推進総合支援センター, 教授 (20322109)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷川 英之 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 教授 (00344698)
星 信彦 神戸大学, 先端融合研究環, 教授 (10209223)
鈴木 信雄 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 教授 (60242476)
池亀 美華 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 准教授 (70282986)
古澤 之裕 富山県立大学, 工学部, 講師 (80632306)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 超音波 / 遺伝子応答 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低出力パルス超音波 (LIPUS) は，骨折治癒のプロセスである炎症反応と骨組織の再構築の両方に効果的に作用して，骨折治癒を促進すると考えられている．再構築の過程で間葉系幹細胞が重要な役割を担っているが，それに対するLIPUSの作用は完全に解明されていない．
本年度，間葉系幹細胞の一つである骨髄間質細胞を用いてLIPUSの初期の遺伝子応答反応を明らかにすることを目的とした．マウス骨髄間質細胞ST2を35 mm シャーレに蒔き，超音波発生装置 (SCI-D100, MU研究所) に接続した超音波照射器 (SCI-p1-35, MU研究所) を用いて，シャーレの下面からLIPUSを20分間照射した (超音波周波数: 1.11 MHz, DF: 20%，パルス繰り返し周波数: 1 kHz, 印加電圧: 10-16 Vpp)．ST2細胞へのLIPUS照射の30分後，LIPUSはその強度に依存して最初期遺伝子 (immediate early genes, IEGs) のメンバーであるFos遺伝子の発現を上昇させた．また，他のIEGであるEgr1やPtgs2の遺伝子発現レベルもLIPUS照射により上昇した．一方，LIPUSは細胞の増殖，細胞の総タンパク量や骨芽細胞の分化の指標であるアルカリフォスファターゼ活性に影響を与えなかった．LIPUSを照射した細胞では，MAPキナーゼに属するERKリン酸化レベルが上昇し，FosとEgr1の発現誘導は，ERK 阻害剤U0126の前処置により有意に抑制された．
マウス骨髄間質細胞ST2において，LIPUS照射により速やかにIEGs 遺伝子の発現が誘導され，この誘導にERKが関与す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
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成30年度は，間葉系幹細胞の一つである骨髄間質細胞を用いて低出力パルス超音波 (LIPUS)の初期の遺伝子応答反応を明らかにすることができた．以上より，研究は概ね良好に進捗したと判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
未分化骨芽細胞や多分化能を有する間葉系幹細胞を用いて，低出力パルス超音波 (LIPUS)の細胞分化や増殖におけるヒストンの修飾状態やそれに関連する標的遺伝子の発現を調べる．平行して，骨の有用なモデルである魚類のウロコを用いて，LIPUSによる標的遺伝子の発現の確認を行う．
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| Causes of Carryover |
実験を効率的に行え，そのために次年度の使用額が生じた．最終年度は，以下の使用を計画している．試薬類：600千円．培養器具類：300千円．抗体類：200千円．網羅的遺伝子発現解析試薬類：500千円．国内旅費：100千円．その他：300千円．
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Research Products
(5 results)
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[Journal Article] Sequencing and Expression Analysis of Calcitonin Receptor in the Scales of Goldfish, Carassius auratus2018
Author(s)
Ikari Takahiro, Sekiguchi Toshio, Urata Makoto, Furusawa Yukihiro, Ikegame Mika, Kinoshita Yasuko, Kitamura Kei-ichiro, Nakabayashi Itsuko, Horita Motoshi, Tabuchi Yoshiaki, Hattori Atsuhiko, Srivastav Ajai K, Suzuki Nobuo
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Journal Title
International Journal of Zoological Investigations
Volume: 4
Pages: 1-10
Peer Reviewed
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