高齢者における骨修復能破綻機構の解明と高齢骨疾患患者への骨修復法の開発

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K17083
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 田澤 美樹 (柏木美樹) 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (70803360)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: 骨修復 / Gli1 / 骨欠損モデル / Rumx2 / Sp7

Outline of Annual Research Achievements

今年度はまず、マウス骨欠損モデルを用いて骨治癒過程における細胞系譜実験を行った。これまでの報告で、骨発生過程および骨修復過程における体性幹細胞集団を特徴づける遺伝子として、Gli1が報告されている（Nat Commun 8(1):2043, 2017）。そのため本研究では、Gli1遺伝子により特徴づけられる細胞集団の骨修復時のlineage tracingを比較検証することで、骨修復に対する寄与を検討した。Gli1-CreERT2マウスを、Cre依存的に蛍光タンパク質Tomatoを発現するtdTomatoマウスと交配し、そのコンパウンドマウスを作出した。まず細胞系譜実験系の妥当性を検証するため、作製したコンパウンドマウス（Gli1-CreER;TdTomato）（8週齢、雌）に骨欠損を作製後、タモキシフェン投与により標識した骨格系体性幹細胞の骨修復機構への寄与を検討した。骨修復過程は、in vivoマイクロCTおよび組織学的解析（H-E染色およびMasson’s trichrome染色）により確認した。また蛍光顕微鏡を用いた組織学的解析の結果、tdTomato陽性のGli1系譜細胞は、術後7日目には、骨欠損部位を含む広範な領域で認められ、その後、14、21、28日目においても陽性細胞が確認された。さらに、免疫組織学的解析により、tdTomato陽性のGli1系譜細胞は、骨芽細胞のマスターレギュレーターであるRunx2やSp7と共発現することが確認された。以上より、本実験系において、Gli1で標識される骨格系細胞が、骨修復に寄与することが確認された。今後、Gli1細胞系譜を介した骨修復における卵巣摘出の効果をSham群と比較検証する。また、来年度予定している一細胞RNA-seq解析のためのサンプル調整法の最適化も進めている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度予定していた実験計画はおおむね順調に遂行された。Gli1-CreER;TdTomatoマウス（8週齢、雌）を用いて、Gli1系譜細胞の骨修復過程での挙動を確認することができた。また、あわせて、骨芽細胞のマスターレギュレーターであるRunx2やSp7と共発現することも確認できた。

Strategy for Future Research Activity

現在、卵巣摘出術を施行した骨粗鬆症モデルマウスにおいても同様の解析を進めている。今後、Gli1細胞系譜を介した骨修復における卵巣摘出の効果をSham群と比較検証する。また、来年度予定している一細胞RNA-seq解析のためのサンプル調整法の最適化も進めている。

Causes of Carryover

研究計画はおおむね順調に進行しているものの、サンプル数などの関係により、一部差引額が生じた。今年度生じた差引額に関しては、次年度にそのサンプル数を増やした実験を計画しているため、次年度の実験で使用する予定である。