2021 Fiscal Year Research-status Report
The study of bone matrix-derived TGF-beta that acts as a bone coupling factor
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19K10176
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| Research Institution | Tsurumi University |
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Principal Investigator |
唐木田 丈夫 鶴見大学, 歯学部, 講師 (40367305)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山越 康雄 鶴見大学, 歯学部, 教授 (20182470)
山本 竜司 鶴見大学, 歯学部, 講師 (20410053)
斉藤 まり 鶴見大学, 歯学部, 助教 (60739332)
大熊 理紗子 鶴見大学, 歯学部, 学部助手 (50804887)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 破骨細胞 / TGF-β / 骨吸収 / カップリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
骨組織では破骨細胞が古い骨基質を溶解し（骨吸収）、その跡に骨芽細胞が新しい骨基質を作る（骨形成）というリモデリングと呼ばれる新陳代謝が行われている。健康な個体の骨量が一定に維持されているのは骨吸収と骨形成のバランスを保つカップリング機構が働いているからであり、それを担うカップリング因子は骨芽細胞、破骨細胞、骨細胞などの骨組織に存在する細胞から分泌されることが明らかになってきた。一方、骨組織の大部分を占める骨基質中にはトランスフォーミング増殖因子β（TGF-β）が不活性な潜在型（LTGF-β）で蓄えられており、骨吸収で骨基質が溶解されるとともに骨基質外に放出され、同時に破骨細胞から分泌される酸によって活性化されると言われている。骨吸収の増加と共に骨基質外に放出される量が増加するTGF-βはカップリング因子としての働きが期待されており、放出されたTGF-βが未成熟の骨芽細胞の骨吸収部位への遊走を促進するという報告もある。本研究では、骨基質から放出・活性化されたTGF-βを最も高濃度に浴びるのは骨吸収を行っている破骨細胞自身と考え、その影響を検討することにした。RANKLで刺激したマクロファージ系RAW264細胞が破骨細胞に分化する過程でTGF-βがどのような影響を与えるか、破骨細胞の異なる分化段階でTGF-βを添加し細胞分化と骨吸収機能について検討した。また、骨吸収による骨基質内のTGF-βの放出・活性化を再現するために、表面にLTGF-βを共有結合させた培養プレートにリン酸カルシウムをコーティングした模擬骨基質を作製し、その上で破骨細胞を培養した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
TGF-βは破骨細胞前駆細胞に働き、RANKLによる破骨細胞分化を促進することが知られているが、成熟した破骨細胞にどのような効果があるかは明らかではない。骨基質から放出・活性化されたTGF-βの最も近い標的は骨吸収を行った破骨細胞自身であると考え、成熟破骨細胞に対するTGF-βの作用を検討した。RAW264細胞はRANKL添加から3日で破骨細胞分化が完了するので、その3日間を分化前期、中期、後期としてそれぞれの期間に添加したTGF-βの効果を検討した。RANKLによって誘導される遺伝子の大半はTGF-βを前期に添加することで誘導が促進されたが、後期に添加しても効果はみられなかった。しかしながら、破骨細胞分化マスター遺伝子のNFATc1、RANKL受容体のRANK、骨芽細胞分化を誘導するWnt1とWnt10bなどの遺伝子には後期のTGF-β添加が有効であり、骨基質から放出されるTGF-βの成熟破骨細胞に対する効果が示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の推進方策は以下の3点を予定している。①分化前期で誘導された遺伝子と後期で誘導された遺伝子の細胞内シグナル伝達を比較し、TGF-βの破骨細胞分化誘導作用のメカニズムを明らかにする。②Wnt1、Wnt10b等の骨芽細胞を活性化する破骨細胞由来のサイトカインを測定することで、骨基質由来TGF-βの骨形成に対する間接的な作用を検討し、骨リモデリングにおけるTGF-βの総合的な働きを明らかにする。③実験的骨粗鬆症モデル動物の骨基質内のTGF-β濃度と骨密度を測定することで、骨粗鬆症における骨基質TGF-βの影響を検討する。
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| Causes of Carryover |
昨年度はコロナ禍の影響により、予定していた学会がオンラインで行われて旅費が不要になった。また、全体的に実験に遅れが生じ、使用するはずの試薬等の購入が少なかった。次年度はこれら消耗品の購入と共に、破骨細胞の遺伝子発現を網羅的に観察するため次世代シーケンサーによるトランスクリプトーム解析を外部委託で行う予定である。
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