歯の発生におけるIGFBPの機能解明とIGF1を基軸とした再生歯形態制御への応用

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K17175
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 大柳 俊仁 東北大学, 歯学研究科, 大学院非常勤講師 (90805326)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: IGF1 / IGFBP / 再生歯胚

Outline of Annual Research Achievements

申請者は、再生歯の形態制御技術を開発するため成長因子の一つであるIGF1の機能に着目し、IGF1は再生歯の大きさを増大するとともに咬頭数を増加することを明らかにした。しかし、IGF1を作用させた再生歯のサイズは天然歯と比較してなお小さく、IGF1を基軸とした再生歯形態制御のさらなる発展が必要である。
Insulin-like growth factor-binding protein (IGFBP)は高い親和性と特異性を有してIGFに結合し、IGF1の生理学的活性を制御する6つのアイソフォームからなるタンパク質である。申請者の研究および過去の知見から、歯胚細胞の増殖と分化は、IGFBPによるIGF1シグナル活性制御の影響を受ける可能性が見出された。
そこで申請者は、IGFBPはIGF1のシグナル活性を介して歯の形態形成に寄与すると仮説を立てた。本研究の目的は、 歯の形態形成におけるIGFBPの6つのアイソフォームの発現と機能、およびIGF1との相互関係を解明し、IGF1による再生歯のサイズ増大と咬頭形成亢進作用にIGFBPの機能を応用することにより、より天然歯に近い形態を示す再生歯の作製方法を確立することである。
これまで、マウスの歯胚形態形成におけるIGFBP1-6の発現時期・部位を解析するため、胎生マウスの臼歯歯胚を含む組織切片を作製し、in situ hybridizationによる発現解析を行った。また、マウスの歯胚形態形成におけるIGFBP1-6の機能を解析するため、胎生マウス歯胚の器官培養において、リコンビナントIGFBP1-6をそれぞれ添加し培養を行った。現在、マウスの歯胚形態形成におけるIGFBP1-6の機能解析、マウス歯胚上皮および間葉細胞でIGFBP1-6を過剰発現・ノックダウンするプラスミドの作成をすすめている。また、これまでの研究から低酸素誘導因子であるHypoxia Inducible Factor(HIF)はIGF1シグナルを介して歯胚発生に影響を及ぼしていると仮説を立て、歯胚上皮細胞におけるHIFの機能解析も並行してすすめている。

Current Status of Research Progress

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

Reason

マウス歯胚上皮および間葉細胞でIGFBP1-6を過剰発現・ノックダウンするプラスミドの作成が遅延しているが、HIFが歯胚上皮細胞の分化に影響していることが分かり、新しい知見を得ることができたため。

Strategy for Future Research Activity

マウスの歯胚形態形成におけるIGFBP1-6の機能解析および、マウス歯胚上皮および間葉細胞でIGFBP1-6を過剰発現・ノックダウンするプラスミド作成を継続し、IGFBP1-6の機能解析を行う。さらに、歯胚上皮細胞におけるHIFの機能解析をすすめ、IGF1シグナルとの相互作用を考察する。

Causes of Carryover

本年度、マウスの歯胚形態形成におけるIGFBP1-6の機能解析および、マウス歯胚上皮および間葉細胞でIGFBP1-6を過剰発現・ノックダウンするプラスミド作成を継続し、IGFBP1-6の機能解析を行う予定としていた。
しかしながら、IGFBP1-6を過剰発現・ノックダウンするプラスミド作成に当初の予定より多くの時間を要している。そのため、次年度も継続的に解析を行う必要が生じた。