機械的受容体シグナルを応用した新規硬組織形成誘導法の開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K18760
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 杉本 明日菜 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (80823830)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: PIEZO1 / 機械的受容体 / 間葉系幹細胞 / 硬組織形成

Outline of Annual Research Achievements

細胞外圧環境は，骨の形成，維持に影響している。これまでに細胞外圧負荷による間葉系幹細胞の骨芽細胞系細胞への分化にピエゾ型機械受容イオンチャネル１（PIEZO1）が関与することを明らかにしてきた。
本研究では，より詳細なPIEZO1の骨芽細胞系細胞への分化誘導メカニズムを解明し，その結果をマウスモデル（頭蓋冠欠損および象牙質欠失モデル）にて検証することでPIEZO1シグナルを応用した，新規硬組織形成法の開発を目指す。
PIEZO1はカルシウム透過性イオンチャネルであり，侵害性機械刺激のセンサーとして働く。N末およびC末が細胞内に存在する膜貫通型のタンパク質であり，そのC末側にはR-Ras結合ドメインと呼ばれるアミノ酸構造を持つ。Rasタンパク質はその下流でMAPキナーゼ経路をはじめとする様々なシグナル伝達に関与することが知られている。これまでにRasを阻害することにより，PIEZO1を活性化した時にみられるERKのリン酸化が抑制される結果を得ている。そこで本研究では，PIEZO1のR-Ras結合領域が，間葉系幹細胞の骨芽細胞系細胞への分化に果たす役割ついて解析を進めた。
PIEZO1はカルシウムチャネルとして機能するため，R-Ras結合領域とカルシウムイオンとの関連について，Piezo１過剰発現株Piezo1のR-Ras結合領域を欠失させた細胞株を作成した。現在，細胞内カルシウムイオン測定試薬を用いて，これらの細胞株にPIEZO1の活性化剤を作用させた時の細胞内カルシウムイオンの動態について解析を行っている。またR-Ras結合領域とMAPキナーゼ経路活性化との関連についても解析を進めている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

実験をこれまでの条件設定を引き継いで行うことが困難であったので，本年度は，条件の設定に時間がかかった。そのため進捗はやや遅れている。

Strategy for Future Research Activity

本年度はカルシウムイオンとの関連について中心に解析をすすめた。遺伝子導入した過剰発現株を用いての解析について，MAPキナーゼ経路を含めた他の細胞内シグナルについても並行して検討を開始している。引き続き，詳細なPIEZO1の骨芽細胞系細胞への分化誘導メカニズムについて解析を進めていく。

Causes of Carryover

購入した物品が期間内に受領できなかったため，若干の次年度使用額が生じた。次年度使用額については，次年度の物品購入費として使用する。