2021 Fiscal Year Research-status Report

A novel strategy for dentin regeneration by transcriptional regulation of Runx2

Research Project

Project/Area Number	20K21673
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	山城隆大阪大学, 歯学研究科, 教授 (70294428)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	黒坂寛大阪大学, 歯学部附属病院, 講師 (20509369) 犬伏俊博大阪大学, 歯学研究科, 講師 (30550941) 杉山弘京都大学, 理学研究科, 教授 (50183843) 村田有香大阪大学, 歯学研究科, 助教 (90755068)
Project Period (FY)	2020-07-30 – 2023-03-31
Keywords	象牙芽細胞 / Wntシグナル / Dspp / へパラン硫酸プロテオグリカン
Outline of Annual Research Achievements	歯髄は幹細胞の宝庫であるにもかかわらず、象牙質再生への試みは実用化に至っていない。これまでの研究では、歯髄から修復象牙質ではなく骨様の修復石灰化物が生じやすいことが課題であった。本来、骨形成のマスター遺伝子であるRunx2は歯髄および象牙芽細胞ではほとんど発現が認められず、Runx2は象牙芽細胞への分化や象牙質形成に抑制的に働くことが示されている。一方、歯髄に刺激が加わると、Runx2の発現が亢進する。そのため、これまでの実験系において、象牙質の再生を試みた際、歯髄への刺激によってRunx2の発現が亢進し、それによって骨様修復物が生成されたと考えるに至った。昨年度までは、Runx2の転写を抑制するために新規遺伝子抑制法であるPIポリアミドに着目した。しかしながら、PIポリアミドの遺伝子導入が進まず、このシステムで象牙質再生を試みることを断念した。一方、我々はこれまでにWntシグナルの活性化によって、Runx2の働きが抑制され、象牙芽細胞分化が活性化することを見出している。そこで、今回、大阪大学で開発された新規酸化剤である「要時生成型亜塩素酸イオン水溶液（MA-T:Matching Transformation System）」を用いることで、Runx2の抑制とWntシグナルの活性化によって象牙芽細胞分化を誘導することに変更した。その結果、MA-T投与はへパラン硫酸プロテオグリカンの硫酸基の修飾を介して、Wntシグナルを活性化し、その結果、象牙芽細胞分化が亢進することを見出した。public dataを用いたシングルセルRNAseq解析によっても、象牙芽細胞においてRunx2の発現が抑制されていることを確認した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 本研究では、“歯髄で亢進するRunx2の働きをPIポリアミドで抑制する。”という新たな発想で、骨様の修復物ではなく、真の象牙質形成を促す手法を確立することを目的としていた。しかしながら、当初予定していたPIポリアミドの細胞内への導入が十分量を達成できず、Runx遺伝子の発現抑制について修正を行った。具体的には、我々がこれまで実施してきた研究成果をもとに、Wntシグナルの活性化によって、Runx2の働きが抑制しながら、象牙芽細胞分化が活性化することを試みることに変更した。具体的には、大阪大学で開発された新規酸化剤である「要時生成型亜塩素酸イオン水溶液（MA-T:Matching Transformation System）」を用いることで、Runx2の抑制とWntシグナルの活性化によって象牙芽細胞分化を誘導することに変更した。既に、MA-T投与によって、Wntシグナルが活性化し、象牙芽細胞分化が活性化することを見出している。
Strategy for Future Research Activity	我々はこれまでにWntシグナルの活性化によって、Runx2の働きが抑制され、象牙芽細胞分化が活性化することを見出している。そこで、今回、大阪大学で開発された新規酸化剤である「要時生成型亜塩素酸イオン水溶液（MA-T:Matching Transformation System）」を用いることで、Runx2の抑制とWntシグナルの活性化によって象牙芽細胞分化を誘導することに変更した。その結果、MA-T投与はへパラン硫酸プロテオグリカンの硫酸基の修飾を介して、Wntシグナルを活性化し、その結果、象牙芽細胞分化が亢進することを見出した。public dataを用いたシングルセルRNAseq解析によっても、象牙芽細胞においてRunx2の発現が抑制されていることを確認した。今年度はこの成果を基に、in vivoにおける応用を検討する。