硬組織の連結を司る細胞群の蛍光イメージングと分子生物学的特性の解明

• 研究課題/領域番号: 18H02966
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分57010:常態系口腔科学関連
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 宿南 知佐 広島大学, 医系科学研究科(歯), 教授 (60303905)
• 研究分担者: 谷本 幸太郎 広島大学, 医系科学研究科(歯), 教授 (20322240) ; 三浦 重徳 東京大学, 生産技術研究所, 特任講師 (70511244)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2020年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2019年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2018年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
• キーワード: 腱 / 靱帯 / 細胞分化 / 幹細胞 / Scleraxis / Sox9 / 縫合部 / Sxleraxis / Enthesis / 歯根 / 靭帯 / 顎関節

研究成果の概要

本研究では、硬組織の連結に寄与するScx陽性細胞やScx/Sox9陽性細胞の頭蓋顎顔面形成プロセスにおける時間的・空間的局在変化を、ScxTomato;Sox9GFPマウス胚を用いて解析した。また、ScxGFP Tgマウス胚由来の線維芽細胞から樹立したScxGFP iPS細胞を用いて、in vivoの腱・靱帯分化過程を忠実に反映する分化誘導系を構築し、single cell RNA-seqを行った。そのデータセットとScx欠失マウスでのトランスクリプトームの結果から、腱・靱帯細胞分化過程でScxと関連して機能する遺伝子群を同定した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

腱・靱帯は、硬組織と筋肉の連結の要となる組織である。とりわけ、硬組織と腱・靱帯の接合部は、運動機能を円滑に維持するために重要な部位である。本研究では、この接合部の形成に寄与する細胞集団の発生過程におけるダイナミックな局在変化を明らかにし、分子レベルで、その特性を解析した。これらの知見は、超高齢社会における我が国において、「寝たきりによる要介護状態」や「加齢」に伴う関節拘縮や筋萎縮等を予防・改善する治療法の確立に向けた基盤技術につながることが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Scleraxis upregulated by transforming growth factor-β1 signaling inhibits tension-induced osteoblast differentiation of priodontal ligament cells via ephrin A2 (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawatsu M, Takeshita N, Takimoto A, Yoshimoto Y, Seiryu M, Ito A, Kimura S, Kawamoto T, Hiraki Y, Shukunami C, Takano-Yamamoto T
  • 雑誌名: Bone 巻: 149 ページ: 115969-115977
  • DOI: 10.1016/j.bone.2021.115969
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of Scx+/Sox9+ cells as potential progenitor cells for postnatal supraspinatus enthesis formation and healing after injury in mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Ideo K, Tokunaga T, Shukunami C, Takimoto A, Yoshimoto Y, Yonemitsu R, Karasugi T, Mizuta H, Hiraki Y, Miyamoto T
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 15 号: 12 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0242286
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 腱・靱帯研究のフロンティア(5)「腱・靱帯の特異的分子マーカー」 (2020)
  • 著者名/発表者名: 西崎有利子, 宿南知佐
  • 雑誌名: 整形・災害外科 巻: 63 (5) ページ: 833-838
  • NAID: 40022254470
• [雑誌論文] 腱・靱帯研究のフロンティア(11)「椎間板の形成と恒常性の維持」 (2020)
  • 著者名/発表者名: 三浦 重徳、宿南 知佐
  • 雑誌名: 整形・災害外科 巻: 63 (12) ページ: 1685-1689
  • NAID: 40022415475
• [雑誌論文] Loss of tenomodulin expression is a risk factor for age-related intervertebral disc degeneration. (2020)
  • 著者名/発表者名: Lin D, Alberton P, Delgado Caceres M, Prein C, Clausen-Schaumann H, Dong J, Aszodi A, Shukunami C, Iatridis JC, Docheva D.
  • 雑誌名: Aging Cell 巻: 19 号: 3
  • DOI: 10.1111/acel.13091
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Transient and lineage-restricted requirement of Ebf3 for sternum ossification. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kuriki M, Sato F, Arai HN, Sogabe M, Kaneko M, Kiyonari H, Kawakami K, Yoshimoto Y, Shukunami C, Sehara-Fujisawa A.
  • 雑誌名: Development 巻: 147 号: 9
  • DOI: 10.1242/dev.186239
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 腱・靱帯研究のフロンティア 「腱・靱帯研究のあゆみ」 (2020)
  • 著者名/発表者名: 宿南 知佐
  • 雑誌名: 整形・災害外科 巻: 63 ページ: 83-88
• [雑誌論文] Metalloprotease-Dependent Attenuation of BMP Signaling Restricts Cardiac Neural Crest Cell Fate. (2019)
  • 著者名/発表者名: Arai HN, Sato F, Yamamoto T, Woltjen K, Kiyonari H, Yoshimoto Y, Shukunami C, Akiyama H, Kist R, Sehara-Fujisawa A.
  • 雑誌名: Cell Rep 巻: 29 号: 3 ページ: 603-616
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2019.09.019
  • NAID: 120006731597
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Scxを中心とした腱・靱帯・歯周靱帯の機能制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉本 由紀、宿南 知佐
  • 雑誌名: The Bone 巻: 33 ページ: 99-104
• [雑誌論文] Differential transactivation of the upstream aggrecan enhancer regulated by PAX1/9 depends on SOX9-driven transactivation (2019)
  • 著者名/発表者名: Aki Takimoto, Chikara Kokubu, Hitomi Watanabe, Tetsushi Sakuma, Takashi Yamamoto, Gen Kondoh, Yuji Hiraki, Chisa Shukunami
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 4605-4605
  • DOI: 10.1038/s41598-019-40810-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] １：シングルセル/空間的遺伝子発現解析から明らかになった多様性を持つ心臓内神経堤細胞の領域性と分化運命決定機構 (2020)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬晃康, 内島泰信, 瀬谷大貴, 来田真友子, 東山大毅, 松居一悠, 田口明糸, 山本尚吾, 福田史朗, 野村征太郎, 興梠貴英, 宿南知佐, 関真秀, 鈴木穣, 和田洋一郎, 油谷浩幸, 栗原由紀子, 宮川-富田幸子, 栗原裕基
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ２：空間的/シングルセル遺伝子発現情報統合解析が示す心臓内神経堤細胞の多様性と領域性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬晃康, 内島泰信, 瀬谷大貴, 来田真友子, 東山大毅, 松居一悠, 田口明糸, 山本尚吾, 福田史朗, 野村征太郎, 興梠貴英, 宿南知佐, 関真秀, 鈴木穣, 和田洋一郎, 油谷浩幸, 栗原由紀子, 宮川-富田幸子, 栗原裕基
  • 学会等名: 第19回日本心臓血管発生研究会
• [学会発表] ScxGFP iPS細胞を用いたin vitro腱・靭帯細胞分化誘導システムの確立 (2020)
  • 著者名/発表者名: 吉本由紀, 黒澤珠希, 周赫英, 上住円, 外丸祐介, 宿南知佐, 上住聡芳
  • 学会等名: 第6回日本筋学学術集会
• [学会発表] １：Establishment of an in vitro culture system for tenogenic/ligamentogenic differentiation using ScxGFP iPS cells (2020)
  • 著者名/発表者名: 宿南 知佐
  • 学会等名: 第68回国際歯科研究学会日本部会総会・学術大会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 筋骨格システムのコンポーネントにおけるScxとSox9の機能的役割 (2020)
  • 著者名/発表者名: 宿南 知佐
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 筋骨格システムを統合する腱の形成と成熟プロセス (2019)
  • 著者名/発表者名: 宿南 知佐
  • 学会等名: 日本筋学会 第５回学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] ScxGFP iPS細胞を用いた腱・靱帯分化誘導系の構築 (2019)
  • 著者名/発表者名: 宿南 知佐
  • 学会等名: 第20回運動器科学研究会
• [学会発表] ScxGFP iPS 細胞を用いたin vitro分化誘導系の構築と腱・靭帯・軟骨細胞の分化制御の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉本 由紀、藤田 和将、宿南 知佐
  • 学会等名: 第37回日本骨代謝学会学術集会
• [学会発表] 硬組織連結に寄与するScx+/Sox9+細胞の蛍光イメージング (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤田 和将、吉本 由紀、秋山 治彦、今村 健志、宿南 知佐
  • 学会等名: 第37回日本骨代謝学会学術集会
• [学会発表] ScxGFP iPS細胞の樹立と腱・靭帯分化誘導系の確立 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉本 由紀, 藤田 和将, 山家 新勢, 外丸 祐介, 宿南 知佐
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 腱・靱帯研究の現状と展望 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宿南 知佐
  • 学会等名: 日本骨代謝学会
  • 招待講演
• [学会発表] ScleraxisとOsterixによる歯周靭帯と歯槽骨のリモデリング制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宿南 知佐
  • 学会等名: 歯科基礎医学会
  • 招待講演
• [学会発表] 腱・靭帯研究のためのインビボシステムの構築 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宿南 知佐
  • 学会等名: 運動器科学研究会