Elucidation of the functions of IGF1 and Hif1a in tooth development to regulate bioengineered tooth morphogenesis

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K17241
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 大柳 俊仁 東北大学, 大学病院, 助教 (90805326)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: IGF1 / Hif1α / Hif2α / 歯胚発生

Outline of Annual Research Achievements

近年、歯の再生医療が社会から切望されている。代表者の所属するグループは、器官原基法を応用したマウスの再生歯の発生を報告したが、それらの再生歯は、天然の歯と比較して顕著にサイズ小さくまた咬頭パターンが異なる形態的問題を示した。代表者らはこれまでに、IGF1が再生歯のサイズ増大と咬頭数増加を誘導し、これらの問題の改善に寄与することを示したが、天然歯と比較した再生歯形態の不調和は、未だ十分には解決していない。一方、Hif1αは器官のサイズに影響し、また、IGF1シグナルと相互に作用することが知られているが、歯の発生における役割は不明である。本研究課題では、歯の発生におけるIGF1とHif1αの機能を明らかにするとともに、IGF1とHif1αの相互作用に着目して、IGF1を作用させた再生歯のサイズと咬頭形成亢進に対するHif1αの作用を解明する。これまでに、歯の発生過程におけるHif1αの発現の解析および、IGF1の機能の解析を行った。加えて、Hif1αの阻害剤およびHif2αの阻害剤を添加して下顎臼歯歯胚を器官培養し、位相差顕微鏡にて形態計測を行った。
本年度は、摘出した下顎臼歯歯胚から歯胚上皮細胞および間葉細胞をそれぞれ単離し、器官原基法を用いて再生歯胚を作成した。再生歯胚にIGF1を添加して器官培養後、位相差顕微鏡にて形態計測を行った。加えて、ホールマウントin situハイブリダイゼーションによりエナメルノットマーカーの発現を解析した。その結果、IGF1により再生歯胚のサイズ増大と、エナメルノット発現箇所の増加を確認することができた。

Research Products

• [Journal Article] Ten-m/Odz3 regulates migration and differentiation of chondrogenic ATDC5 cells via RhoA-mediated actin reorganization. (2021)
  • Author(s): Ikuko Takano, Nobuo Takeshita, Michiko Yoshida, Daisuke Seki, Toshihito Oyanagi, Seiji Kimura, Wei Jiang, Kiyo Sasaki, Chisumi Sogi, Masayoshi Kawatsu, Teruko Takano‐Yamamoto
  • Journal Title: J Cell Physiol. Volume: Apr;236(4) Pages: 2906-2919
  • DOI: 10.1002/jcp.30058.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Connective tissue growth factor promotes chemotaxis of preosteoblasts through integrin α5 and Ras during tensile force-induced intramembranous osteogenesis (2021)
  • Author(s): Wei Jiang, Nobuo Takeshita, Toshihiro Maeda, Chisumi Sogi, Toshihito Oyanagi, Seiji Kimura, Michiko Yoshida, Kiyo Sasaki, Arata Ito, Teruko Takano-Yamamoto
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: Jan 27;11(1) Pages: 2368.
  • DOI: 10.1038/s41598-021-82246-9.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Methionine Enkephalin Suppresses Osteocyte Apoptosis Induced by Compressive Force through Regulation of Nuclear Translocation of NFATc1. (2020)
  • Author(s): Chisumi Sogi, Nobuo Takeshita, Wei Jiang, Siyoung Kim, Toshihiro Maeda, Michiko Yoshida, Toshihito Oyanagi, Arata Ito, Seiji Kimura, Daisuke Seki, Ikuko Takano, Yuichi Sakai, Ikuma Fujiwara, Shigeo Kure, Teruko Takano‐Yamamoto
  • Journal Title: JBMR Plus. Volume: 26;4(7) Pages: e10369.
  • DOI: 10.1002/jbm4.10369
  • Peer Reviewed / Open Access