2015 Fiscal Year Annual Research Report
歯および唾液腺の形態形成に関わる分子基盤の同定とその制御法の開発
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26293433
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
福本 恵美子 東北大学, 大学病院, 講師 (10264251)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福本 敏 東北大学, 歯学研究科(研究院), 教授 (30264253)
齋藤 正寛 東北大学, 歯学研究科(研究院), 教授 (40215562)
阪井 丘芳 大阪大学, 歯学研究科(研究院), 教授 (90379082)
保住 建太郎 東京薬科大学, 薬学部, 講師 (10453804)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 発生・分化 / 歯胚 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物モデルを用いた歯の再生は一部可能となってきたが、適切な歯の形態を有する歯の再生には至っていないのが現状である。そこで歯の前後左右の大きさの決定メカニズムを明らかにすることを目的に、様々なモデル動物を用いて研究を進めてきた。
小さい歯を示す矮小歯は、外胚葉異形成症などで良く認められることから、本疾患モデルマウスを用いた歯の大きさの決定機構の解明を試みた。NF-kB関連分子の１つであるp50やNIKが、歯胚上皮の頬側への成長に関与することを見いだしていたが、そのメカニズムとしてこれらの分子がshhやWnt7bの細胞内発現や分解機構の制御により行なわれている事を発見した。また、Hippo関連分子の解析では、昨年これら関連分子群の歯胚での発現パターンを明らかにし、Mst1/2が歯胚上皮の細胞増殖を制御していることを明らかにしたが、この増殖制御に関してMst1/2が直接細胞内シグナル分子の１つであるERK1/2と結合子、両分子が核に移行することで制御されていることを新たに発見した。またMst1/2の下流分子であるMob1AおよびMob1Bの遺伝子欠損マウスにおいて、歯の大きさの異常を見いだすことができた。
さらに歯はの発生過程において極めて重要な役割を演じているBMP関連分子群において、特にGDF5がエナメル芽細胞の初期分化に関与し、分化の後半ではBMP2による分化促進の抑制に関わるといった二相性の制御機構を有しており、これらの機能により適切なエナメル質の厚みを調整し、歯全体の大きさ制御に関与する事を見いだした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
歯胚の包括的な遺伝子スクリーニングと、関連分子の遺伝子欠損マウスの解析から、歯の大きさや形作りに関わる多くの新規分子の同定に成功した。またこれらの分子の一部に関しては、その機能解析まで行なうことができた。
歯の横幅の決定機構に関しては、NF-kB関連分子がshhやWnt7bの発現を制御し、歯胚上皮の頬側への成長を制御していることを発見し、論文作成を行なう段階まで研究を進めることができた。
昨年より継続実施しているHippo関連分子の研究においては、Mst1/2に結合する分子を同定し、それが細胞の増殖や分化に及ぼす影響に関してほぼ解析が終了し、Mst1/2の下流分子の解析に進むことができ、その解析においてもその遺伝子欠損マウスの解析から、新たな歯の表現系を見いだすことに成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで得られた研究成果を、海外の一流誌に投稿するとともに、包括的な遺伝子スクリーニングで得られた分子群について、歯胚での発現パターンや、ヒト疾患経の関与など、遺伝子データベースを用いたスクリーニングを実施する。
NF-kB関連分子やHippo関連分子に関しては、同定した分子機能を利用し、歯胚の大きさ制御などを試みる。また唾液腺をもちいて、短期間での形態形成の評価などを行い、研究の加速化を試みる。
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| Causes of Carryover |
研究計画が予定以上に順調に進み、試薬等の購入額を減じることができた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
多くの新たな研究成果が得られており、解析対象となる分子が増えたことから、個々の分子の組織発現解析のための抗体購入やマウスの購入、更に新たな分子同定の為の包括的な分子スクリーニングを実施する予定である。
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[Journal Article] Mutant GDF5 enhances ameloblast differentiation via accelerated BMP2-induced Smad1/5/8 phosphorylation.2016
Author(s)
Liu J, Saito K, Maruya Y, Nakamura T, Yamada A, Fukumoto E, Ishikawa M, Iwamoto T, Miyazaki K, Yoshizaki K, Ge L, Fukumoto S.
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Journal Title
Sci Rep.
Volume: 6
Pages: 23670
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Connexin 43 Is Necessary for Salivary Gland Branching Morphogenesis and FGF10-induced ERK1/2 Phosphorylation.2016
Author(s)
Yamada A, Futagi M, Fukumoto E, Saito K, Yoshizaki K, Ishikawa M, Arakaki M, Hino R, Sugawara Y, Ishikawa M, Naruse M, Miyazaki K, Nakamura T, Fukumoto S.
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Journal Title
J Biol Chem.
Volume: 291
Pages: 904-912
DOI
Peer Reviewed
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