骨と歯の恒常性維持機構におけるグルココルチコイドの機能解析

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K18465
• Research Institution: Showa University
• Principal Investigator: 畔津 佑季 昭和大学, 歯学部, 助教 (00812190)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: グルココルチコイド / 骨代謝 / メダカ / in vivoイメージング / 破骨細胞 / 骨芽細胞

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は骨や歯の恒常性維持に対するグルココルチコイド（GC）の生理的役割を明らかにすることである。申請者は身体の透明度が高く、生きたまま顕微鏡下で骨や細胞を観察することができるメダカをGC研究で使用し、前年度はメダカが有する２種類のGC受容体（GR1とGR2）のダブル遺伝子欠損メダカを作製して、一部の骨で形態が変化することを明らかにした。本年度は、GRや他のGCシグナル関連遺伝子が破骨細胞や骨芽細胞の動態および活性に与える影響を調べるために以下の点について解析を進めた。
①GR1/GR2遺伝子欠損が骨折修復に与える影響の解析
GR1/GR2遺伝子欠損メダカでは骨折箇所に集まる骨芽細胞と破骨細胞が増加し、それに伴い骨折箇所の骨縁部に形成された仮骨の吸収速度が増加した。一部では元の骨幅以上に吸収された箇所もあったことから、骨折箇所の修復に必要な破骨細胞と骨芽細胞の量をGRが制御していることが示唆された。
②GCシグナルを完全に遮断した遺伝子欠損メダカの作製
内在性GCが骨代謝に及ぼす生理的役割を理解するにはGCシグナルを完全に遮断することが望ましい。そこで申請者は人工RNA(CRISPR-Cas)を用いたゲノム編集技術によりGCシグナルに関連する遺伝子欠損メダカを新たに作製し、これをGR1/GR2遺伝子欠損メダカと掛け合わせることでGCシグナルが完全に遮断されたメダカの作製を試みた。現在、このメダカの表現型解析を進めている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

GR1/GR2遺伝子欠損メダカの解析から、骨折修復に必要な破骨細胞と骨芽細胞の量をGRが制御しているという新たな知見を得た。また新たに作製したGCシグナル関連遺伝子欠損メダカとGR1/GR2遺伝子欠損メダカを掛け合わせ、骨や歯の表現型解析を進めている。今後、この表現型解析から得られた知見をもとに関与するメカニズムを解明することで、骨や歯の恒常性維持に対するGCの役割が明らかになると期待している。

Strategy for Future Research Activity

GR1/GR2/新規GCシグナル関連遺伝子の遺伝子欠損メダカにGC製剤投与実験を行い、GCシグナル下流遺伝子の発現量を確認することで、このメダカでGCシグナルが完全に遮断されたかどうかを検証する。また骨の細胞で特異的に蛍光タンパク質を発現する遺伝子改変メダカと掛け合わせて骨や歯の表現型解析を行う。さらに遺伝子発現解析も行い、得られた知見に関与する新規遺伝子を特定する。

Causes of Carryover

コロナ禍で物品の流通量が減ったことにより本年度中に購入することができなかった。これらの物品については次年度発注して購入する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Effects of Anti?Receptor Activator of Nuclear Factor Kappa B Ligand Antibody and Zoledronic Acid on Periapical Lesion Development in Mice (2022)
  • Author(s): Ikeda Megumi、Karakawa Akiko、Takizawa Hideomi、Azetsu Yuki、Sakai Nobuhiro、Chatani Masahiro、Suzuki Noriyuki、Takami Masamichi
  • Journal Title: Journal of Endodontics Volume: 48 Pages: 632～640
  • DOI: 10.1016/j.joen.2022.02.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Neural crest-derived cells possess differentiation potential to keratinocytes in the process of wound healing (2022)
  • Author(s): Takizawa Hideomi、Karakawa Akiko、Suzawa Tetsuo、Chatani Masahiro、Ikeda Megumi、Sakai Nobuhiro、Azetsu Yuki、Takahashi Masahiro、Urano Eri、Kamijo Ryutaro、Maki Koutaro、Takami Masamichi
  • Journal Title: Biomedicine & Pharmacotherapy Volume: 146 Pages: 112593～112593
  • DOI: 10.1016/j.biopha.2021.112593
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 遺伝子改変メダカの骨折修復におけるグルココルチコイド受容体とミネラルコルチコイド受容体の機能解析 (2022)
  • Author(s): 畔津佑季, 高見正道, 茶谷昌宏
  • Organizer: 第40回 日本骨代謝学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] ラットの骨髄－骨芽細胞共存培養系では破骨細胞が形成されない原因の解明 (2022)
  • Author(s): 畔津佑季, 栗谷未来, 山口真帆, 茶谷昌宏, 唐川亜希子, 坂井信裕, 高見正道
  • Organizer: 第7回 日本骨免疫学会
• [Presentation] 口蓋創傷治癒過程における神経堤由来細胞の機能解析 (2021)
  • Author(s): 瀧澤秀臣, 唐川亜希子, 茶谷昌宏, 須澤徹夫, 坂井信裕, 畔津佑季, 池田めぐみ, 髙橋正皓, 浦野絵里, 上條竜太郎, 槇宏太郎, 高見正道
  • Organizer: 第68回 昭和大学学士会総会
• [Presentation] 骨吸収抑制薬が実験的根尖性歯周炎の進展に及ぼす影響の解析 (2021)
  • Author(s): 池田めぐみ, 瀧澤秀臣, 唐川亜希子, 坂井信裕, 茶谷昌宏, 畔津佑季, 鈴木規元, 高見正道
  • Organizer: 第68回 昭和大学学士会総会
• [Presentation] 口蓋創傷治癒過程における神経堤由来細胞の役割 (2021)
  • Author(s): 瀧澤秀臣, 唐川亜希子, 茶谷昌宏, 須澤徹夫, 池田めぐみ, 坂井信裕, 畔津佑季, 髙橋正皓, 浦野絵里, 上條竜太郎, 槇宏太郎, 高見正道
  • Organizer: 第44回 日本分子生物学会年会
• [Presentation] 口蓋創傷治癒過程における神経堤由来細胞の役割 (2021)
  • Author(s): 瀧澤秀臣, 唐川亜希子, 茶谷昌宏, 須澤徹夫, 坂井信裕, 畔津佑季, 浦野絵里, 上條竜太郎, 槇宏太郎, 高見正道
  • Organizer: 第63回 歯科基礎医学会学術大会
• [Presentation] 脂質およびコレステロール摂取量がマウスの歯と骨の恒常性に及ぼす影響 (2021)
  • Author(s): 佐藤ゆり絵, 坂井信裕, 唐川亜希子, 畔津佑季, 茶谷昌宏, 髙見正道
  • Organizer: 第63回 歯科基礎医学会学術大会
• [Presentation] 骨吸収抑制薬が実験的根尖性歯周炎の成立に及ぼす影響の解析 (2021)
  • Author(s): 池田めぐみ, 瀧澤秀臣, 唐川亜希子, 坂井信裕, 茶谷昌宏, 畔津佑季, 鈴木規元, 高見正道
  • Organizer: 第39回 日本骨代謝学会学術集会
• [Presentation] 妊娠マウスへの抗RANKL抗体及びゾレドロネート投与は新生仔における歯の発生障害をもたらす (2021)
  • Author(s): 山口真帆, 坂井信裕, 佐藤ゆり絵, 栗谷未来, 唐川亜希子, 畔津佑季, 茶谷昌宏, 髙見正道
  • Organizer: 第39回 日本骨代謝学会学術集会