原発性萌出不全特異的iPS細胞を用いた疾患発症機序の解明

• 研究課題/領域番号: 19K19278
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分57070:成長および発育系歯学関連
• 研究機関: 昭和大学
• 研究代表者: 泉田 恵理 昭和大学, 歯学部, 助教 (70783497)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 原発性萌出不全 / iPS細胞 / 副甲状腺ホルモン受容体 / 変異 / 副甲状腺ホルモン / 遺伝子変異 / PTH1R

研究開始時の研究の概要

本研究は、原発性萌出不全(PFE)特異的な人工多能性幹細胞(iPS細胞)を用いて、本疾患の発症メカニズムを解明することを目的とする。PFEは、側方歯開咬を特徴とする成長障害で、これまでに本疾患患者でPTH1R遺伝子にヘテロ接合型の変異が報告されている。申請者は、4名のPFE患者のPTH1R遺伝子でそれぞれ同定されているミスセンス変異がPTH1Rの機能を低下させることを見出した。本研究では、PFEの病態を明らかにするため、PFE特異的iPS細胞から得られる骨構成細胞について、増殖・分化ならびにPTH応答を含めた機能を解析し、PFEの発症メカニズムを解明する。

研究成果の概要

副甲状腺ホルモン(PTH)-1受容体(PTH1R)遺伝子の変異が原発性萌出不全(PFE)で認められるが、PFEの発症機序は不明だった。そこで、PFE患者と非患者の末梢血単核球からiPS細胞(PFE-iPSCとC-iPSC)を樹立し、PFE発症機序を解析した。それぞれのiPSCから骨芽細胞様細胞を誘導した。両骨芽細胞用細胞の石灰化能、骨芽細胞マーカー遺伝子の発現に差は認められなかった。活性型ビタミンDによるRANKLの発現誘導にも差は認められなかった。しかし、PTH刺激によるRANKL発現誘導は、C-iPSC由来骨芽細胞様細胞に比べ、PFE-iPSC由来骨芽細胞様細胞で著しく低下していた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

PFE患者のPTH1R遺伝子に変異が報告されていたが、その変異のPFE発症への関与を説明する研究はなかった。今回、PFE患者iPSCを用いることで、PFE患者のPTH1R遺伝子変異がPFE発症に関与するメカニズムのひとつを明らかにした。すなわち、PFE患者由来iPSCと健常人iPSCから誘導した骨芽細胞様細胞で石灰化や分化マーカーの発現に差はなかったが、PTH応答は前者で低下していた。歯の萌出には破骨細胞分化を誘導するRANKLの発現が必要だが、PTH誘導性のRANKL発現が前者で低下していた。PFE患者では、PTH依存性破骨細胞誘導能が低下し、歯の萌出が阻害されている可能性を示唆する。

研究成果

• [雑誌論文] Functional analysis of PTH1R variants found in primary failure of eruption. (2020)
  • 著者名/発表者名: Izumida E, Suzawa T, Miyamoto Y, Yamada A, Takimoto R, Otsu M, Saito T, Yamaguchi T, Nishimura K, Ohtaka M, Nakanishi M, Yoshimura K, Sasa K, Takimoto R, Uyama R, Shirota T, Maki K, Kamijo R.
  • 雑誌名: Journal of Dental Research 巻: 99 号: 4 ページ: 429-436
  • DOI: 10.1177/0022034520901731
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 上顎両側第一小臼歯および下顎両側第二小臼歯先天欠如を伴う骨格性Ⅰ級の矯正治療例 (2019)
  • 著者名/発表者名: 泉田恵理、山口徹太郎、芳賀秀郷、槇宏太郎
  • 雑誌名: 昭和学士会雑誌 巻: 79 号: 4 ページ: 529-535
  • DOI: 10.14930/jshowaunivsoc.79.529
  • NAID: 130007768979
  • ISSN: 2187-719X, 2188-529X
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 原発性萌出不全特異的iPS細胞を用いた同疾患発症機序の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 泉田恵理、須澤徹夫、山口徹太郎、宮本洋一、上條竜太郎、槇宏太郎
  • 学会等名: 第29回 日本顎変形症学会
• [備考] 昭和大学歯学部口腔生化学講座
  • URL: http://www10.showa-u.ac.jp/~oralbio/
• [備考] 昭和大学歯科病院矯正歯科
  • URL: http://www.ortho-showa.com
• [備考] 昭和大学歯学部 口腔生化学講座
  • URL: http://www10.showa-u.ac.jp/~oralbio/
• [備考] 昭和大学歯科病院 矯正歯科
  • URL: http://www.ortho-showa.com