成熟期エナメル芽細胞の分化機構の解明とその制御によるエナメル質形成技術の開発

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21J21873
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 大竹 慎司 東北大学, 歯学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2021-04-28 – 2024-03-31
• Keywords: 歯の発生 / エナメル質 / エナメル芽細胞 / 石灰化機構

Outline of Annual Research Achievements

歯の表層に存在するエナメル質は生体内で最も硬い構造物である。歯の発生において歯原性上皮細胞から分化したエナメル芽細胞は、基質分泌期、移行期、成熟期と分化してカルシウム等が石灰化することによって、エナメル質が形成することが知られている。我々はエナメル芽細胞の分化において、分化の方向を決定づけるSox21、石灰化に重要なGpr115、エナメル基質分泌に重要なAmbnを明らかにした。しかし、エナメル芽細胞の分化度による機能の変化、in vivoと同様の効率的なエナメル質形成技術は解明されていない。本研究では、エナメル芽細胞で発現している分化制御を行うターゲット分子として、カルシウム結合ドメインを有し、カルシウムイオン輸送に関与しているS100ファミリーに注目し、エナメル芽細胞の分化機構への影響を解明し、効率的なエナメル質形成技術の確立を目標としている。
in vivoにおいて、1、7日齢マウス歯胚のシングルセルRNAシークエンス及び胎生11、13、14日マウス歯胚のマイクロアレイによりS100ファミリーに対して網羅的解析を行った。シングルセルRNAシークエンスでは、1日齢臼歯ではa6、a10、a11の顕著な発現を認めた、7日齢切歯ではa6、a8、a10、a11、a16の顕著な発現を認めた。マイクロアレイでは、a6、a8において歯胚の分化と共に顕著な発現の増加を認めた。これらの結果から、シングルセルRNAシークエンスにおいて臼歯・切歯ともに発現しており、マイクロアレイで発現が増加したS100a6についてターゲット分子とした。
in vitroにおいて、既知のエナメル芽細胞マーカー分子の発現解析では、S100a6を抑制するとAmbnや他のエナメル芽細胞マーカー分子は発現量が抑制され、S100a6がエナメル質形成に関与している可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

令和3年度では、in vivoでのS100ファミリーの網羅的解析において、候補分子のスクリーニングによりS100a6が歯胚における石灰化に関与している可能性が示唆された。in vitroでの既知のエナメル芽細胞マーカー分子の発現解析では、S100a6の発現を抑制することでAmbnやその他マーカー分の発現量も抑制されていることから、エナメル芽細胞分化に影響を与えていることが考えられる。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度では、より詳細なエナメル芽細胞分化への影響を検討する。細胞内シグナル解析、イオン輸送イメージングキットによるカルシウムイオン輸送機構解析、DNA断片化を観察するTUNEL法を用いた染色によるアポトーシス解析、BrdUまたはEdUを用いた染色による細胞増殖解析、スクラッチアッセイによる細胞遊走について比較を検討している。