2019 Fiscal Year Research-status Report
顎骨の形態決定におよぼすエピジェネティック制御の関与を探る
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19K19267
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
河野 加奈 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 助教 (40780862)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | エピジェネティクス / 形態変化 / 軟食 / 3D / CT / マウス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、食生活の変化というような後天的因子がどのように顎骨の形態決定に関与するのか？という、顎骨形態決定に関わる遺伝情報のエピジェネティックな制御システムを明らかにすることである。
これまでに、後天的因子が顎骨の形態形成に及ぼす影響を詳細に把握するため、同成分の粉末餌と固形餌を与えることによって生じるマウス顎骨の詳細な形態変化を、マイクロ3DCTを用いた独自の形態比較手法の開発によって検出し、食餌の違いがマウス下顎骨の形態におよぼす影響を明らかにし、論文として発表した。
R1年度は、食餌の違いがマウス上顎骨の形態におよぼす影響を明らかにし、論文として報告した(in press)。結果として、水平方向の変化としては、粉末餌群で頬骨弓外側が内側に変位し、頭蓋骨の幅径が小さくなった。垂直方向の変化は3次元のうち最も顕著であり、粉末群群では頬骨弓の垂直的な厚みが薄くなり、切歯部の垂直的な高さが低くなった。前後方向の変化としては、粉末餌群で頬骨弓の前後径、切歯部の前後径が短くなった。これらの知見より、後天的因子に伴う咀嚼活性の違いが骨表面上の部位特異的応答にどのように影響し、マウス上顎骨の3次元的な成長にどのように影響するのかという定量的所見が明らかとなった。
さらに、咬筋組織の性質が、粉末餌では遅筋の性質が増し、Myh遺伝子群の発現様態に変化が生じることを見出しており、これまでの研究によって、これらの刺激に応答する遺伝子の同定と、同遺伝子のクローニングならびにリコンビナントタンパク質の精製に既に成功している。これらの遺伝子群の発現領域は、７番染色体の特定領域に集中していることが分かった。また、同部のゲノムをクロマチン解析の手法の一つであるFAIRE法で解析したところ、近接領域のゲノムがクロマチンから遊離していることが確認された。
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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
本研究の目的は、食生活の変化というような後天的因子がどのように顎骨の形態決定に関与するのか？という、顎骨形態決定に関わる遺伝情報のエピジェネティックな制御システムを明らかにすることである。
顎骨形態決定に関わる遺伝情報のエピジェネティックな制御システムを明らかにするためには、まず後天的因子がどのように顎骨の形態形成に影響しているのかを明らかにする必要がある。よってR1年度には、後天的因子が顎骨の形態形成に及ぼす影響を詳細に把握するために、マイクロCTを用いた上顎骨の３次元的な形態解析手法を新たに開発し、European Journal of Orthodonticsにて論文報告した(in press)。
これらの知見より、後天的因子に伴う咀嚼活性の違いが骨表面上の部位特異的応答にどのように影響し、マウス上顎骨の3次元的な成長にどのように影響するのかという定量的所見が明らかとなった。
これは、今後顎骨形態決定に関わる遺伝情報のエピジェネティックな制御システムを明らかにしていく上で、非常に重要な基礎的研究となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
R1年度の段階で、後天的因子が上下顎骨の形態形成に及ぼす影響を詳細に把握することが出来ている(下顎骨：Frontiers in Physiologyにて発表, 上顎骨：European Journal of Orthodonticsにて発表(in press))。
また、軟食を与えたマウスと硬食を与えたマウスの咬筋のRNAを用いてマイクロアレイを行い、これらの刺激に応答する遺伝子の同定(以後、遺伝子Xと表記)と、同遺伝子のクローニングならびにリコンビナントタンパク質の精製に成功している。これらの遺伝子群の発現領域は、７番染色体の特定領域に集中していることが分かったが、マウス遺伝子のこの部位の領域から転写されるmRNAの情報は未だ無く、そこからクローニングしてきた遺伝子は未知のものであった。また、同部のゲノムをFAIRE法で解析したところ、近接領域のゲノムがクロマチンから遊離していることが確認された。これらの知見から、上記遺伝子が咬筋の性質及び下顎骨の形態形成をコントロールしているのであれば、上記遺伝子のリコンビナントタンパク質の局所または全身投与によって、咬筋の性質及び下顎骨の形態形成を制御できるのではないかと考えられる。
よってR2年度は、in vitroでの実験により粉末餌で飼育したマウスで遺伝子発現様態に変化が見られたMyh1、2、4が、申請者が同定したリコンビナントタンパク質の下流分子であるかどうかを確認するため、筋肉細胞由来細胞株にリコンビナントタンパク質を添加し、Myh遺伝子群の発現様態に変化が生じるかどうかを確認する。次に、マウス咬筋の器官培養を行い、そこに同様にリコンビナントタンパク質を添加し、同様にMyh遺伝子群の発現様態に変化が生じるかどうか調査する。更にその後in vivoの局所投与または全身投与によって、意図的に咬筋の性質及び下顎骨の形態を変化させることができるのかどうかを調査する。
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| Causes of Carryover |
次年度に予定している研究において、筋細胞由来細胞株(L6)を用いて、遺伝子Xリコンビナントタンパク質を添加した後のMyh遺伝子群の遺伝子発現様態変化の観察と下流分子の探索を計画しているが、筋細胞由来細胞株へ添加するリコンビナントタンパク質の最適濃度を解析する際に、リコンビナントタンパク質が大量に必要となる可能性が高く、外部委託を行う必要があると考えられる。これに伴い、当初の予定と比較し次年度の必要経費が多くなることが予測される。
そのため、次年度への予算の繰越しを希望し、上記のような当該年度の助成金使用状況となった。
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Research Products
(1 results)
