iPS細胞から象牙芽細胞への分化過程における制御機構の解明と歯牙再生への応用

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K19074
• Research Institution: Tokyo Dental College
• Principal Investigator: 木村 基善 東京歯科大学, 歯学部, レジデント (20822422)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 象牙芽細胞 / 古典的Wnt経路 / FGF / iPS細胞

Outline of Annual Research Achievements

歯は歯原性上皮と間葉系組織の相互作用によって構成され、帽状期移行する際に歯胚に形成されるエナメル結節が歯の形成の中心的な役割を果たしている。エナメル結節による成長因子の関与はわかっているものの、分化過程における制御メカニズムは詳細には明らかにされていない。また歯の再生に関する研究は添加するサイトカインの組合せ培養条件によってiPS細胞が歯原性細胞に分化することが報告されている。人工的に歯胚を構成し、顎骨内で歯胚の成長させる方法が期待されるものの、臨床応用に向けては多くの解決すべき問題が残されている。本研究ではこれまでの知見をもとに、間葉系細胞から象牙芽細胞への効率的な分化方法の検討とともに遺伝子発現解析により分化制御機構を明らかにし、分化したiPS細胞を用いた歯牙再生モデルの構築を目的とした。
本年度は引き続きCre-loxP systemによって作製したDmp1-Cre-EGFPマウスの歯原性間葉系組織を分化誘導し、セルソーターを用いてEGFPの発現を指標として象牙芽細胞分画を抽出し歯原性上皮と組合せ再生歯胚を作製した。その後免疫不全マウスの腎被膜へ移植し歯胚の成長の確認を行った。
また前年度Dmp1-Cre-EGFPマウス由来iPS細胞由来間葉細胞の樹立に成功しており、同マウス由来iPS細胞を歯原性間葉系細胞の前駆細胞である神経堤細胞へ分化させリアルタイムPCRにより神経堤マーカー遺伝子の発現亢進を確認した。さらに歯原性上皮細胞株SF2と組合せ再生歯胚を作製し免疫不全マウスの腎被膜へ移植し歯胚の成長の確認を行った。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

Dmp1-Cre-EGFPマウス由来iPS細胞由来間葉細胞の樹立から歯原性間葉系細胞の前駆細胞である神経堤細胞への分化の安定および確認に時間がかかってしまった。
またDmp1-Cre-EGFPマウス由来iPS細胞由来の歯原性間葉系細胞と歯原性上皮細胞株SF2用いた再生歯胚を免疫不全マウスの腎被膜下に移植を行い、歯胚の分化・成長の確認を行ったが、歯胚が安定して成長しないことが認められたため。

Strategy for Future Research Activity

Dmp1-Cre-EGFPマウス由来iPS細胞由来の歯原性間葉系細胞と歯原性上皮細胞株SF2用いた再生歯胚の培養および免疫不全マウス腎被膜下移植後の歯胚の分化・成長の安定化を目指す。
安定した培養・成長が認められない場合は条件の再検討を行う。

Causes of Carryover

購入を予定していた薬剤および材料の購入費が少なく済んだため。
Dmp1-Cre-EGFPマウス由来iPS細胞由来間葉細胞の樹立から歯原性間葉系細胞の前駆細胞である神経堤細胞への分化の安定および確認に時間がかかってしまったため。
新型コロナウイルス感染拡大に伴い、当初予定していた計画が遂行できなくなったため。