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シングルセル解析と細胞系譜追跡による骨髄間質細胞の多様性と機能の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20KK0356
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(A))

配分区分基金
審査区分 小区分57060:外科系歯学関連
研究機関長崎大学

研究代表者

松下 祐樹  長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 准教授 (00713827)

研究期間 (年度) 2021 – 2024
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
キーワード軟骨原基 / 軟骨膜 / 細胞系譜追跡 / シングルセル解析 / 骨髄間質細胞 / 周軟骨膜
研究開始時の研究の概要

骨髄は成体における主な造血の場であり、骨髄に存在する骨髄間質細胞は、造血系の細胞を維持するだけでなく、骨髄間質細胞自身が軟骨、骨、脂肪細胞に分化する、いわゆる間葉系幹細胞としての性質を備えている。一方で骨髄間質細胞が発生過程でどのように形成されるのかは明らかにされていない。本研究では様々な遺伝子改変マウスを用いて骨髄間質細胞の起源を解明する。さらに細胞を一細胞レベルで骨髄間質細胞の多様性を明らかにし、骨髄間質細胞の理解を深め、将来的な治療応用に貢献する。

研究実績の概要

骨髄は成体における主な造血の場であり、骨髄に存在する骨髄間質細胞は、造血幹細胞の維持に必須な細胞として造血幹細胞ニッチを形成するのみならず、それらの細胞自身が軟骨細胞、骨芽細胞、脂肪細胞への分化能を持ついわゆる間葉系幹細胞としての性質を備えている。一方でその起源となる細胞についての詳細は明らかにされていない。基課題の成果により、骨髄間質細胞の起源として考えられている胎生期の軟骨原基やその周囲の軟骨膜の細胞をタモキシフェン誘導性に時期特異的に標識するcreERマウスを用いることで、軟骨原基と軟骨膜由来の細胞が成長時期により異なる様式で骨髄間質細胞へ貢献し、さらに成体骨髄における分布様式も異なることを明らかにした。本国際共同研究では、基課題を発展させるべく以下の研究をおこなった。
1)軟骨原基やその周囲の軟骨膜の細胞を標識するタモキシフェン誘導性creERマウスに対して、ヘッジホッグシグナルの関与を示すためにPtch1 floxマウスを掛け合わせ表現型解析を行った。
2)軟骨原基由来、軟骨膜由来の成体骨髄間質細胞の分布を明らかにし、それぞれの骨髄間質細胞を採取しRNA-seqによって比較した。その結果軟骨原基由来の細胞は軟骨・骨芽細胞マーカーが上昇し、一方で軟骨膜由来の間質細胞は脂肪細胞マーカーの上昇が認められた。
これらの結果から、成体の骨髄の骨格系細胞は生まれる前の発生初期からその細胞系譜が厳密に制御されていることが明らかになった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の研究計画通り順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

発生初期の細胞集団を空間的かつ一細胞レベルで解明する。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 7件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Endosteal stem cells at the bone‐blood interface: A double‐edged sword for rapid bone formation2023

    • 著者名/発表者名
      Matsushita Yuki、Liu Jialin、Chu Angel Ka Yan、Ono Wanida、Welch Joshua D.、Ono Noriaki
    • 雑誌名

      BioEssays

      巻: 46 号: 3 ページ: 2300173-2300173

    • DOI

      10.1002/bies.202300173

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Multi-omics analysis in developmental bone biology2023

    • 著者名/発表者名
      Matsushita Yuki、Noguchi Azumi、Ono Wanida、Ono Noriaki
    • 雑誌名

      Japanese Dental Science Review

      巻: 59 ページ: 412-420

    • DOI

      10.1016/j.jdsr.2023.10.006

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Bone marrow endosteal stem cells dictate active osteogenesis and aggressive tumorigenesis2023

    • 著者名/発表者名
      Matsushita Yuki、Liu Jialin、Chu Angel Ka Yan、Tsutsumi-Arai Chiaki、Nagata Mizuki、Arai Yuki、Ono Wanida、Yamamoto Kouhei、Saunders Thomas L.、Welch Joshua D.、Ono Noriaki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 2383-2383

    • DOI

      10.1038/s41467-023-38034-2

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Single-Cell RNA-Sequencing Reveals the Skeletal Cellular Dynamics in Bone Repair and Osteoporosis2023

    • 著者名/発表者名
      Wu Sixun、Ohba Shinsuke、Matsushita Yuki
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 24 号: 12 ページ: 9814-9814

    • DOI

      10.3390/ijms24129814

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hes1 marks peri-condensation mesenchymal cells that generate both chondrocytes and perichondrial cells in early bone development2023

    • 著者名/発表者名
      Matsushita Yuki、Manabe Hiroaki、Ohyama Takahiro、Nakamura Shogo、Nagata Mizuki、Ono Wanida、Ono Noriaki
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 299 号: 6 ページ: 104805-104805

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2023.104805

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cellular dynamics of distinct skeletal cells and the development of osteosarcoma2023

    • 著者名/発表者名
      Otani Shohei、Ohnuma Mizuho、Ito Kosei、Matsushita Yuki
    • 雑誌名

      Frontiers in Endocrinology

      巻: 14 ページ: 1181204-1181204

    • DOI

      10.3389/fendo.2023.1181204

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The fate of early perichondrial cells in developing bones2022

    • 著者名/発表者名
      Matsushita Yuki、Chu Angel Ka Yan、Tsutsumi-Arai Chiaki、Orikasa Shion、Nagata Mizuki、Wong Sunny Y.、Welch Joshua D.、Ono Wanida、Ono Noriaki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 7319-7319

    • DOI

      10.1038/s41467-022-34804-6

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Intercellular Interactions of an Adipogenic CXCL12-Expressing Stromal Cell Subset in Murine Bone Marrow2021

    • 著者名/発表者名
      Matsushita Yuki、Chu Angel Ka Yan、Ono Wanida、Welch Joshua D、Ono Noriaki
    • 雑誌名

      Journal of Bone and Mineral Research

      巻: 36 号: 6 ページ: 1145-1158

    • DOI

      10.1002/jbmr.4282

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Flow Cytometry-Based Analysis of the Mouse Bone Marrow Stromal and Perivascular Compartment2021

    • 著者名/発表者名
      Matsushita Yuki、Ono Wanida、Ono Noriaki
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology

      巻: 2308 ページ: 83-94

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-1425-9_7

    • ISBN
      9781071614242, 9781071614259
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Chondrocytes in the resting zone of the growth plate are maintained in a Wnt-inhibitory environment2021

    • 著者名/発表者名
      Hallett Shawn A、Matsushita Yuki、Ono Wanida、Sakagami Naoko、Mizuhashi Koji、Tokavanich Nicha、Nagata Mizuki、Zhou Annabelle、Hirai Takao、Kronenberg Henry M、Ono Noriaki
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 10

    • DOI

      10.7554/elife.64513

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] The Amazing Endosteum2023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Matsushita
    • 学会等名
      Japan Sweden Workshop on Cartilage, Bone and Bone marrow
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bone marrow endosteal stem cells coordinate active osteogenesis and tumorigenesis in young bones2023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Matsushita
    • 学会等名
      The 71st Annual Meeting of Japanese Association for Dental Research
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 骨髄間質細胞の多様性と骨再生への貢献、その起源2022

    • 著者名/発表者名
      松下祐樹
    • 学会等名
      日本骨代謝学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Distinct cellular origins of the fetal cartilage dictate bone marrow stromal cell heterogeneity2021

    • 著者名/発表者名
      Matsushita Yuki、Ono Noriaki
    • 学会等名
      American Society for Bone and Mineral Research, 43th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考]

    • URL

      https://www.de.nagasaki-u.ac.jp/dokuji/kaibou-2/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-03-19   更新日: 2024-12-25  

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