| 研究課題/領域番号 |
21K06191
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分44020:発生生物学関連
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| 研究機関 | 北里大学 |
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研究代表者 |
和田 浩則 北里大学, 一般教育部, 教授 (70322708)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | ゼブラフィッシュ / 骨リモデリング / 破骨細胞 / 軟骨細胞 / mmp9 / TRAP / 骨芽細胞 / マクロファージ / 組織間相互作用 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
脊椎動物は、骨の形や大きさの違いによって、さまざまな環境に適応している。骨が成長する過程で、骨形成と骨吸収（骨リモデリング）が生じ、決まった形が生み出されるが、そのメカニズムはよく分かっていない。本研究では、ゼブラフィッシュの舌顎骨の形成過程において、（１）軟骨細胞の凝集、（２）破骨細胞による骨吸収、（３）骨芽細胞の局在、という３つの現象に着目する。それぞれの過程に必要な遺伝子の働きを解析することで、これらの細胞がどのように決まった場所で制御されるのか、また、組織間でどのような相互作用があるのかを明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、ゼブラフィッシュ舌顎骨をモデルに、骨格系がリモデリングするさいの細胞間相互作用を明らかにすることである。骨格系リモデリングの重要な組織として、軟骨細胞、脂肪細胞、骨芽細胞、破骨細胞の相互作用が考えられる。昨年度は、トランスジェニック系統と突然変異体（csf1r-/-）をもちいて、mmp9陽性細胞が骨髄へ侵入する過程と、そのさいに軟骨細胞が消失する過程を観察した。本年度は、あたらにTRAP:GFP系統を樹立し、舌顎骨に加えて、側線鱗・角鰓骨（咽頭歯）における破骨細胞の動態を解析した。
（１）骨髄に侵入するmmp9陽性細胞は、TRAP:GFPを発現しない。TRAPは破骨細胞の主要マーカーであり、骨髄に侵入する細胞は破骨細胞ではない可能性が高い。近年、マウスの研究からマクロファージ由来ではない軟骨吸収細胞の存在が明らかになっている。現在、そのマーカーを単離して、in situ hybridazationによる細胞の同定を行っている。
（２）側線鱗の破骨細胞は、明確なsealing zone（骨基質に接着するためのactin richな構造）が見られるのに対し、舌顎骨・角鰓骨では見られない。とくに、角鰓骨では破骨細胞が細長い突起を伸ばし、生え替わる咽頭歯（壊されて脱落する歯）の歯髄に侵入する。咽頭歯は決まった順番で吸収され脱落することから、破骨細胞の動態の解析にすぐれたモデルとなることが分かった。さらに、破骨細胞は、領域によって異なる制御を受けていると考えられた。
本研究計画の背景となるデータを論文として発表した。Iwasaki et al (2022) Dev.Biol. 489, 134-145.
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| 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
当初の計画では、骨格リモデリングのさいに、グリア細胞が主要な役割を担っていると考えていた。しかし、舌顎骨と他の骨との比較から、領域特異的に異なる制御を受けていることが分かった。グリア細胞の機能解析については一時中断している。また計画では、脂肪細胞の標識系統を樹立する予定でプラスミドを構築しインジェクションを行ったが、現在までのスクリーニングでは得られていない。
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| 今後の研究の推進方策 |
前述のとおり、グリア細胞の他にもリモデリングを主導する組織があることが分かった。その一つが骨髄（軟骨組織）に侵入するmmp9陽性細胞である。この細胞はTRAP活性を持たず、突然変異体（csf1r-/-）でも影響を受けないことから破骨細胞ではないと考えられる。今後、遺伝子マーカー（in situ hybridization）によって、この細胞の同定を行う。また、mmp9陽性細胞と、消失する軟骨細胞の相互作用に注目し、細胞膜と軟骨基質（コラーゲン）の動態解析を行う。さらに、角鰓骨では、最も早く（9日胚）破骨細胞が出現し、決まった順番で咽頭歯が吸収されることから、破骨細胞の動態解析に有効であることが分かった。今後、すでに確立してあるトランスジェニック系統を用いて、角鰓骨における破骨細胞を制御する仕組みの検討を行う。
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