2020 Fiscal Year Research-status Report
Shh-Gli1応答性歯根膜幹細胞分化機構の解明と歯槽骨再生への応用
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20K09995
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| Research Institution | Health Sciences University of Hokkaido |
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Principal Investigator |
建部 廣明 北海道医療大学, 歯学部, 講師 (40638293)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
建部 二三 北海道医療大学, 歯学部, 助教 (10534448)
志茂 剛 北海道医療大学, 歯学部, 教授 (40362991)
入江 一元 北海道医療大学, 歯学部, 教授 (70223352)
細矢 明宏 北海道医療大学, 歯学部, 教授 (70350824)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | Gli1 / Sonic hedgehog / stem cells / Periodontal ligament |
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| Outline of Annual Research Achievements |
歯槽骨を形成する骨芽細胞は、組織幹細胞から分化すると考えられる。しかし、歯根膜に存在する組織幹細胞における維持調節機構は不明な点が多い。本研究では、まずGli1-CreERT2/Tomatoマウスの歯根膜中にGli1陽性細胞が局在することを組織学的に明らかにした。近年、Gli1の上流因子であるSonic hedgehog(Shh)が骨再生に寄与することが報告されているが、骨芽細胞分化とどのような関連があるかは明らかにされていない。そこで、Gli1陽性細胞と骨形成の関連を検索するため、Gli1-CreERT2/Tomatoマウスの上顎第一臼歯を抜歯し、抜歯窩の治癒過程におけるGli1陽性細胞の局在を検索した。本研究結果では、抜歯窩における骨形成が進行するにつれ、Gli1陽性細胞数が増加していることが明らかとなった。また、骨芽細胞マーカーである抗Osterix抗体による免疫染色を行なったところ、Osterix陽性細胞とGli1陽性細胞との共局在が部分的に観察されたことから、Gli1陽性細胞と骨芽細胞が関連していることが示唆された。次に、歯根膜中におけるGli1陽性細胞の動態を検索するため、Gli1-CreERT2/Tomatoマウスの上顎第一臼歯を近心方向へ矯正移動させ、歯根膜におけるGli1陽性細胞の局在を検索した。本研究結果では、牽引側の歯根膜中におけるGli1陽性細胞が増加した。また、骨表面ではGli1陽性細胞がみられ、Osterix陽性細胞との共局在を示した。これらのことから、Gli1陽性細胞が骨芽細胞の分化と関連していることが示唆された。今後は、Gli1陽性細胞の上流因子であるShhを死滅させるShh-CreERT2/DTA;Gli1-GFPマウスを作製し、Gli1の発現の程度および、骨形成の程度を、動物実験により検索する。
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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
歯根膜におけるGli1陽性細胞の局在を検索する目的で以下のような実験を行なった。8週齢Gli1-CreERT2/Tomatoマウスにタモキシフェンを投与した。タモキシフェン投与7日後実験動物のと殺し、頭部を摘出後、4 %パラホルムアルデヒドに24時間浸漬した。上顎第一臼歯を含む顎骨の凍結切片を作製し、上顎第一臼歯歯根膜におけるGli1陽性細胞の局在を組織学的に検索した。結果では歯根膜中に広範囲にわたるGli1陽性局在がみられた。次に、8週齢Gli1-CreERT2/Tomatoマウスの上顎第一臼歯を抜去後、タモキシフェンを投与し、抜歯窩内のGli1陽性細胞の局在を検索した。さらに、マウス用の矯正装置を用いて上顎第一臼歯を近心移動させ、牽引側における歯根膜中のGli1陽性細胞の局在を検索した。抜歯窩ならびに、牽引側の歯根膜中にGli1陽性細胞が多くみられ、Osterix陽性細胞との共局在を示したことから、Gli1陽性細胞が新生骨形成に関連していることが示唆された。ShhはGli1の上流因子として知られている。本研究では、Shh陽性細胞を枯渇させるShh-CreERT2/DTA;Gli1-GFPマウスを現在作製中である。以上のことから本研究は、ほぼ実験計画書通りに進んでおり、概ね順調であるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
8週齢Gli1-CreERT2/DTA;Gli1-GFPマウスとShh-CreERT2/DTA;Gli1-GFPマウスにタモキシフェンを投与後、上顎第一臼歯の歯根膜におけるGli1およびShh陽性細胞の局在がみられないことを確認する。我々はShh陽性細胞の枯渇によりGli1-GFP陽性細胞数が減少することを、予備実験的に確認している。経時的なGli1陽性細胞の減少が示された場合、Gli1陽性歯根膜幹細胞はShh発現に応答していることが確認される。Shhまたは、Gli1陽性細胞が枯渇した状態で、上顎第一臼歯の抜歯窩および上顎第一臼歯を近心移動させた時の牽引側での歯根膜における骨形成程度および、Shh、Gli1陽性細胞の局在の比較検討を今後行う。
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