2021 Fiscal Year Research-status Report
周波数制御式反復微細振動(FRMV)による神経細胞分化誘導とその分子的機序の検討
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21K09929
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
工藤 忠明 東北大学, 歯学研究科, 助教 (50431606)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
洪 光 東北大学, 歯学研究科, 教授 (70363083)
野口 拓也 東北大学, 薬学研究科, 准教授 (20431893)
林 陽平 東北大学, 加齢医学研究所, 助教 (00588056)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 神経細胞分化 / 微細振動刺激 / MAPK / PC12 / MC3T3-E1 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は最近、神経分化モデルPC12細胞やその派生株(PC12-P1F1)に対し周波数制御式反復微細振動(FRMV)依存的に神経細胞分化を誘導する方法を考案した。しかしその分子機序は不明であり、他の細胞分化モデルへの汎用性の検討も不十分であった。本年度研究ではFRMV研究の効率的な推進のため、FRMVによる神経細胞分化誘導機構の更なる解明を目指した検討を行った。更にFRMVの汎用性の検討のため、FRMVによる骨芽細胞分化誘導法に関する技術的検討も行った。
[方法]神経細胞分化誘導については、これまでに確立したFRMVをPC12-P1F1細胞に負荷し分化を誘導した。その際、細胞内シグナル経路を構成するERK1/2、p38およびJNK経路のシグナル阻害剤を作用させ、同細胞におけるFRMV依存的神経細胞分化誘導機構にこれら経路が関与する可能性を検討した。骨芽細胞分化誘導モデルとしてMC3T3-E1細胞を播種したプレートを微細振動装置にセットし、分化を誘導するため、設定可能な範囲で種々の条件のFRMV処理を行った。アルカリホスファターゼアッセイを用いて骨芽細胞分化を定量的に評価した。
[成果]FRMVがPC12-P1F1細胞の神経突起伸長を誘導する細胞内シグナル経路は不明であったが、ERK及びp38K経路の阻害剤(U0126およびSB203580)によりFRMV依存的な神経突起伸長が抑制されることから、両経路が必須の役割を担うことが示唆された。一方、JNK経路の阻害剤SP600125を用いた実験により、FRMV依存的神経突起伸長が促進されたことから、同阻害剤もFRMV依存的な神経細胞分化誘導の制御に有用であることが示唆された。また、MC3T3-E1細胞を用いた実験系では、神経細胞分化に適用した条件とは異なる刺激条件にてFRMVが骨芽細胞分化誘導にも有効である可能性が実験系により示された。
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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
本年度研究では、周波数制御式反復微細振動(FRMV)を用いてPC12細胞派生株(PC12-P1F1)における神経細胞分化を誘導する分子的なメカニズムの検討を実施する中で、FRMVによる神経細胞分化に関与するシグナル経路やその神経細胞分化率を増減させる制御法について、一定の知見を得ることができた。また、FRMVの汎用性の検討のために用いた骨芽細胞分化系において、FRMVによる骨芽細胞の分化誘導条件の検討を実施する中で、実際に骨芽細胞分化を促進することのできる初歩的条件を明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策として、令和3年度に実施した実験により得られた成果を踏まえ、実験系におけるFRMV条件を必要に応じてさらに改善しつつ、以下の検討を実施する。
(1)本研究課題の研究計画を踏まえつつ、周波数制御式反復微細振動(FRMV)による神経細胞分化誘導機構の分子的機序について更なる解析を進める。
(2)我々が以前開発した温度制御式反復刺激(TRTS)による細胞分化誘導機構と周波数制御式反復微細振動(FRMV)による細胞分化誘導機構の比較解析を進める。
(3)周波数制御式反復微細振動(FRMV)の汎用性の検討として骨芽細胞分化誘導法の更なる最適化のための実験的条件検討を進める。
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| Causes of Carryover |
[理由]
本年度の研究計画実施において初年度から雇用する予定であった実験補佐員の選考・採用が諸事情により１年遅れたため、計画立案時に人件費として考慮していた分の助成金の一部が次年度使用額となった。
[翌年度分として請求した助成金と合わせた使用計画]
今回生じた次年度使用額については、消耗品の購入に充て、本研究計画の目的に沿った、より効率的な研究の推進に努める。
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