機械的刺激による骨細胞のRANKL産生をplectinとPPP1r18が制御する

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K19257
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 前田 敏博 東北大学, 大学病院, 医員 (50792149)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 骨細胞 / 機械的刺激 / RANKL / アクチンリモデリング / plectin / PPP1r18

Outline of Annual Research Achievements

矯正歯科治療において効率的な歯の移動を行うには、圧迫側の歯槽骨吸収メカニズムの解明が重要である。矯正的歯の移動で認められる骨吸収は、機械的刺激を感知した骨細胞が産生する RANKL が破骨細胞分化を促すことにより生じる。しかし、機械的刺激に応答した骨細胞の RANKL 発現の分子メカニズムは不明である。申請者らは、アクチン関連因子 plectin と PPP1r18 が、破骨細胞の分化を制御する新規因子であることを報告した。また、機械的刺激が負荷された骨細胞におけるアクチンリモデリングが、RANKL 発現を促す可能性を見出したが、骨細胞におけるアクチンリモデリングを介したRANKL発現の制御メカニズムは不明である。以上の知見から本研究では、機械的刺激により促される骨細胞の RANKL 発現における、 アクチンリモデリングの関与およびその関連分子の解明を行うこととした。本年度は、骨細胞における機械的刺激負荷とアクチンリモデリングの関与を示すためのライブイメージング実験系の確立および同実験系に対する骨細胞の機械的刺激に対する感受性について検討を行った。骨細胞様細胞株MLO-Y4細胞を用い、機械的刺激負荷を感知した細胞を選別したうえでアクチンリモデリングを解析可能な実験系を確立した。DMP1-Topaz レポーターマウス頭蓋骨のコラゲナーゼ処理により採取したプライマリー骨細胞を用いて、機械的刺激負荷に対する感受性をカルシウムイメージングにて解析した。この実験系によりプライマリー骨細胞に機械的刺激を負荷すると、骨組織へ直接機械的刺激を行った過去の報告と同程度の機械的刺激への感受性を示すことを明らかとした。また、プライマリー骨細胞において、 plectin と PPP1r18 の発現を確認した。現在、この実験系を用いてさらなるデータ収集および解析を進めているところである。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度は、プライマリー骨細胞における機械的刺激負荷とアクチンリモデリングの関与を示すためのライブイメージング実験系の確立および同実験系に対する骨細胞の機械的刺激に対する感受性について検討を行い、骨組織へ直接機械的刺激を行った過去の報告と同程度の機械的刺激への感受性を示す実験系を確立した。これにより、骨細胞における機械的刺激負荷とアクチンリモデリングの関与、アクチンリモデリングを介したRANKL発現への plectin と PPP1r18 の関与について検討可能となり、データを収集、解析する段階へと計画を進めることが可能となった。

Strategy for Future Research Activity

前年度の研究実績を踏まえ、確立した実験系を用いて、骨細胞における機械的刺激負荷とアクチンリモデリングの関与をライブイメージングにて、データを収集、解析する。また、この実験系を用いて、機械的刺激を負荷した骨細胞におけるRANKL発現変化について、ライブイメージングによる解析だけでなく、western blot等を含めた各種解析を行う。また、機械的刺激による plectin と PPP1r18 の発現変化についても解析を進める。

Causes of Carryover

本年度に確立した実験系を用いて、次年度はアクチンリモデリングやRANKL、 plectinおよびPPP1r18 の発現変化についてデータ収集を行う予定であるため、試薬等の費用がかさむことを鑑みて、本年度使用予定額の一部を次年度に繰り越すこととした。繰り越した助成金も活用することで、次年度計画予定を順調に遂行し、当該課題を実施していく。