2022 Fiscal Year Research-status Report
器官再生を目指した細胞リソースとしての人為的上皮細胞誘導技術の開発
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20K20612
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
福本 敏 九州大学, 歯学研究院, 教授 (30264253)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉崎 恵悟 九州大学, 歯学研究院, 助教 (10507982)
犬塚 博之 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (20335863) [Withdrawn]
自見 英治郎 九州大学, 歯学研究院, 教授 (40276598)
阪井 丘芳 大阪大学, 大学院歯学研究科, 教授 (90379082)
山田 亜矢 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (40295085)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| Keywords | 器官形成 / 歯原性上皮細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では人工的に歯原性上皮を誘導し、この上皮組織を用いてさまざまな器官形成に供することを目的としている。これまでの研究で、マウス皮膚の上皮から歯原性上皮の誘導に成功したが、具体的に複数の細胞集団からなる歯原上皮細胞のうち、どのような細胞に変化したのかの詳細については不明であった。歯原上皮細胞は内エナメル芽細胞、外エナメル芽細胞、中間層細胞、星状網細胞の４種類の細胞に分類させるが、エナメル芽細胞に分化する内エナメル芽細胞以外の細胞に関しては、厳密に分類可能なマーカー分子が特定されていないために、その分化状況を正確に把握することができなかった。
我々は、マウスの切歯及び臼歯の歯胚を用いたscRNAシークエンス解析から、これまで不明であった外エナメル芽細胞、中間層細胞、星状網細胞に特徴的に発現するKrt15、Krt17を同定し、この２つの分子の発現パターンから歯原上皮細胞の細胞種を明らかにすることに成功した。
さらに歯原性上皮細胞の誘導に重要な歯特異的転写因子Epfn/Sp6やAmeloDの役割に関して、特にAmeloDと細胞内で結合する分子をtwo hybrid法を用いて検討を行った。その結果、約20種類以上の結合タンパクの同定に成功した。特にその中でも、これまで細胞外マトリックスの一つと考えられていたODAM分子が、AmeloDと特異的に結合していることを見出した。またAmeloD及びODAMの部分欠損を用いたタンパク相互作用の解析から、それぞれの分子の結合部位の同定にも成功した。
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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
歯原性上皮細胞の分化誘導に関して、複数の細胞集団で構成されるため、どの種類の細胞がどの程度誘導されたのか、また個々の細胞集団が器官形成にどのように関わっているかについては、内エナメル上皮を除いてほとんど不明であった。
マウスの切歯及び臼歯の歯胚を用いらscRNAシークエンス解析から、これまで不明であった各細胞の分化マーカーを決定することができたこと、さらに一部その細胞機能の解明にも成功したことから、研究は順調に進んでいると考えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究から、歯原性上皮細胞と、各種器官の間葉細胞を合わせることで、間葉組織に依存した器官形成を誘導できることを見出している。また歯原性上皮細胞に関しても、皮膚細胞からの人工誘導に成功した。さらに誘導した歯原性上皮細胞の細胞評価（各細胞の分化マーカ発現の確認）も可能となったことから、人工誘導した器官の運命決定に関わる因子を同定することを目的とした研究を推進する。具体的には、歯原性上皮細胞＋歯原性間葉、歯原性上皮細胞＋唾液腺間葉、歯原性上皮細胞＋毛包間葉さらには人工誘導歯原性上皮細胞を用いた器官形成過程を、scRNAシークエンス法にて解析し、器官の運命決定に重要な因子の同定を行う。
さらに、人工誘導した歯原性上皮細胞においても、４種類の細胞を目的別に誘導できる手法の開発を試みる。Krt15、Krt17の発現レベルの差から、少なくとも外エナメル芽細胞、中間層細胞、星状網細胞の３種類の細胞を分類できることから、Krtの発言を人工的に制御することで、各細胞の分化誘導技術を開発する。すでにKrt15、Krt17の遺伝子発現ベクターは構築済みであり、それぞれの単独遺伝子発現細胞、ダブル遺伝子導入細胞を作成し、人工誘導歯原性上皮細胞の細胞誘導効率（各細胞への分化誘導割合）の評価を行いながら、歯を構成する上皮細胞の自在な細胞分化誘導法を確率する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナ感染症の蔓延により、共同研究者との研究打合わせがwebで実施することにより旅費の支出が無かった。また共同研究者との共同研究により実施予定 であった研究の一部を双方で分業した結果、一部の実験に関しては実施が困難であり、そのため研究費の使用が減少した。
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Research Products
(4 results)
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[Journal Article] Identification of GPI-anchored protein LYPD1 as an essential factor for odontoblast differentiation in tooth development2023
Author(s)
Fu Y, Miyazaki K, Chiba Y, Funada K, Yuta T, Tian T, Mizuta K, Kawahara J, Zhang L, Martin D, Iwamoto T, Takahashi I, Fukumoto S, Yoshizaki K.
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Journal Title
J Biol Chem.
Volume: 299(5)
Pages: 104638
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Development of a novel ex vivo organ culture system to improve preservation methods of regenerative tissues2023
Author(s)
Yuta T, Tian T, Chiba Y, Miyazaki K, Funada K, Mizuta K, Fu Y, Kawahara J, Iwamoto T, Takahashi I, Fukumoto S, Yoshizaki K.
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Journal Title
Sci Rep
Volume: 13(1)
Pages: 3354
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] GSK3beta inhibitor-induced dental mesenchymal stem cells regulate ameloblast differentiation2022
Author(s)
Yamada A, Yoshizaki K, Saito K, Ishikawa M, Chiba Y, Hoshikawa S, Chiba M, Hino R, Maruya Y, Sato H, Masuda K, Yamaza H, Nakamura T, Iwamoto T, Fukumoto S.
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Journal Title
J Oral Biosci.
Volume: 64(4)
Pages: 400-409
DOI
Peer Reviewed
