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

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K20612
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 福本 敏 九州大学, 歯学研究院, 教授 (30264253)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉崎 恵悟 九州大学, 歯学研究院, 助教 (10507982) ; 犬塚 博之 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (20335863) [Withdrawn] ; 自見 英治郎 九州大学, 歯学研究院, 教授 (40276598) ; 阪井 丘芳 大阪大学, 大学院歯学研究科, 教授 (90379082) ; 山田 亜矢 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (40295085)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2024-03-31
• Keywords: 器官形成 / 歯胚 / 歯原性上皮細胞

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、歯原性上皮細胞を人工誘導し、誘導した細胞を各種器官由来の間葉系細胞と相互作用させることで、目的の器官を誘導する技術を確立することを目的としている。これまで我々は歯原性上皮細胞の中でも、内エナメル上皮に関して特異的な遺伝子の同定を行ってきた。今回はS100タンパクファミリーの内、S100a6に着目し解析を進めた。S100a6の発現を抑制した歯原性上皮細胞では、皮膚上皮細胞に類似した遺伝子発現を示した。このことから内エナメル上皮の運命決定に重要な役割を演じていることを見出した。また中間層細胞や星状網細胞に発現する分子としてKrt15およびKrt17の発現と機能解析を進めてきた。Krt15は星状網細胞に発現が認められるとともに外エナメル上皮にも発現し、歯胚器官培養を用いた実験ではsiRNAにてKrt15の発現を抑制すると外エナメル上皮の細胞増殖を亢進させ、歯胚の形態異常を生じることを明らかにした。Krt17は中間層細胞や星状網細胞に発現し、siRNAにて発現抑制した細胞においては細胞増殖に変化は認めなかったものの、Notch1やNotch2などの中間層細胞マーカーの発現抑制が認められた。またヒト遺伝生疾患データベースを用いた解析から、Krt17の異常は先天歯を生じることから、Krt17は中間層の文化を制御し、適切な歯の萌出時期の決定に有効であることが明らかとなった。さらにこれまでの内エナメル上皮に特異的に発現する分子の機能解析から、人工的に同細胞を誘導する技術を開発し、人工誘導した上皮細胞から、歯、毛、唾液腺に器官形成をin vitroで誘導できる技術の開発に成功した。

Research Products

• [Int'l Joint Research] 北京大学(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: 北京大学
• [Int'l Joint Research] University of California San Francisco(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: University of California San Francisco
• [Journal Article] S100a6 knockdown promotes the differentiation of dental epithelial cells toward the epidermal lineage instead of the odontogenic lineage. (2024)
  • Author(s): Otake S, Saito K, Chiba Y, Yamada A, Fukumoto S.
  • Journal Title: FASEB J. Volume: 38(7) Pages: e23608.
  • DOI: 10.1096/fj.202302412RR.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Identification of GPI-anchored protein LYPD1 as an essential factor for odontoblast differentiation in tooth development. (2023)
  • 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.
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 299(5) Pages: 104638.
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2023.104638.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Enamel defects of Axenfeld-Rieger syndrome and the role of PITX2 in its pathogenesis. (2023)
  • Author(s): Yang Y, Zhu J, Chiba Y, Fukumoto S, Qin M, Wang X.
  • Journal Title: Oral Dis. Volume: 29(8) Pages: 3654-3664.
  • DOI: 10.1111/odi.14315.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mediator 1 ablation induces enamel-to-hair lineage conversion in mice through enhancer dynamics. (2023)
  • Author(s): Thaler R, Yoshizaki K, Nguyen T, Fukumoto S, Den Besten P, Bikle DD, Oda Y.
  • Journal Title: Commun Biol. Volume: 6(1) Pages: 766.
  • DOI: 10.1038/s42003-023-05105-5.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research