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細胞追跡法と遺伝子ネットワーク解析による幹細胞の分化制御メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K19895
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分90:人間医工学およびその関連分野
研究機関新潟大学

研究代表者

加来 賢  新潟大学, 医歯学系, 准教授 (30547542)

研究分担者 奥田 修二郎  新潟大学, 医歯学系, 教授 (00512310)
研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード歯根膜 / 幹細胞 / バイオインフォマティクス / 細胞系譜 / 細胞追跡 / 遺伝子ネットワーク
研究開始時の研究の概要

歯と歯周組織を結合する歯根膜の再生が可能となれば,歯周病による歯の喪失を回避できるだけでなく,次世代インプラントの開発に繋がる革新的技術となることから,口腔機能の維持/回復への効果は大きく,健康長寿の実現に大きく貢献する.
本研究では,細胞追跡法により特定の幹細胞とそこから分化した系譜細胞を標識し,これにより分離された細胞系譜の高精度な遺伝子ネットワーク解析を行うことにより,歯根膜の組織幹細胞を起点とする細胞系譜の分化制御メカニズムを組織レベルでの解明に挑戦する.歯根膜幹細胞の分化制御メカニズムの解明により,歯根膜の再生を目指す.

研究実績の概要

歯根膜の組織再生において鍵となるのは,多様な細胞構成の再現であり.そのためには組織幹細胞を起点とする細胞系譜の分化制御メカニズムの解明が必要であ る. 遺伝子ネットワーク解析は,網羅的に取得した遺伝子発現のデータから特定のアルゴリズムを用いて,生物学的に意味のある遺伝子群を抽出する方法であ る.なかでも加重共発現解析(WGCNA: Weighted gene co-expression network analysis)は“特定の細胞種において特異的に発現する遺伝子群は互いに高い相関を 示す”原則に基づき,多種の細胞が混在する条件下においても細胞のクラスタリングを可能とする解析アルゴリズムである(Langfelder et al. BMC Bioinformatics. 2008). 初年度はマウス臼歯の歯根膜組織から抽出したtotal-RNAからRNA-seqにより包括的な遺伝子発現解析を行なった.WGCNAにより検出され た遺伝子群のクラスタリングを行なったが,マウス切歯で報告されている様な,細胞種毎の明瞭な細胞のモジュールは検出されなかった. 本年度はWGCNAとk-meansクラスタリングを併用する方法ならびに,WGCNAと同様にを使用して解析を進めた.さらに細胞外環境としての細胞外マトリックス関連遺伝子における変化について追加の解析を行った.

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

解析アルゴリズムを追加することで,計画はおおむね順調に進展している.

今後の研究の推進方策

解析結果をもとに論文執筆をすすめている.

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

    (9件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 5件)

  • [国際共同研究] Boston University/University of Texas(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] A loss of primary cilia by a reduction in mTOR signaling correlates with age-related deteriorations in condylar cartilage2024

    • 著者名/発表者名
      Kitami Megumi、Kaku Masaru、Thant Lay、Maeda Takeyasu
    • 雑誌名

      GeroScience

      巻: - 号: 6 ページ: 5995-6007

    • DOI

      10.1007/s11357-024-01143-x

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acellular Extrinsic Fiber Cementum Is Invariably Present in the Superficial Layer of Apical Cementum in Mouse Molar2024

    • 著者名/発表者名
      Iwama Hajime、Kaku Masaru、Thant Lay、Mizukoshi Masaru、Arai Moe、Ono Yoshiki、Kitami Kohei、Saito Isao、Uoshima Katsumi
    • 雑誌名

      Journal of Histochemistry & Cytochemistry

      巻: 72 号: 2 ページ: 109-120

    • DOI

      10.1369/00221554241229130

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiomics analysis of cultured mouse periodontal ligament cell-derived extracellular matrix2024

    • 著者名/発表者名
      Kaku Masaru、Thant Lay、Dobashi Azusa、Ono Yoshiki、Kitami Megumi、Mizukoshi Masaru、Arai Moe、Iwama Hajime、Kitami Kohei、Kakihara Yoshito、Matsumoto Masaki、Saito Isao、Uoshima Katsumi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 14 号: 1 ページ: 354-354

    • DOI

      10.1038/s41598-023-51054-8

    • 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] Effect of Sparc knockout on the extracellular matrix of mouse periodontal ligament cells2024

    • 著者名/発表者名
      Arai Moe、Kaku Masaru、Thant Lay、Kitami Megumi、Ono Yoshiki、Dobashi Azusa、Iwama Hajime、Mizukoshi Masaru、Kitami Kohei、Matsumoto Masaki、Saito Isao、Uoshima Katsumi
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 692 ページ: 149364-149364

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2023.149364

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bundling of collagen fibrils influences osteocyte network formation during bone modeling2023

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto Mana、Takahashi Haruka、Tabata-Okubo Kaori、Nagaoka Noriyuki、Tokunaga Kazuaki、Matsumori Haruka、Ishihara Yoshihito、Kaku Masaru、Iimura Tadahiro、Hara Toru、Kamioka Hiroshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 22028-22028

    • DOI

      10.1038/s41598-023-48786-y

    • 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] Extracellular Matrix-Oriented Proteomic Analysis of Periodontal Ligament Under Mechanical Stress2022

    • 著者名/発表者名
      Thant Lay、Kaku Masaru、Kakihara Yoshito、Mizukoshi Masaru、Kitami Megumi、Arai Moe、Kitami Kohei、Kobayashi Daiki、Yoshida Yutaka、Maeda Takeyasu、Saito Isao、Uoshima Katsumi、Saeki Makio
    • 雑誌名

      Frontiers in Physiology

      巻: 13 ページ: 899699-899699

    • DOI

      10.3389/fphys.2022.899699

    • 関連する報告書
      2022 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] Involvement of Rab11 in osteoblastic differentiation: Its up-regulation during the differentiation and by tensile stress2022

    • 著者名/発表者名
      Thant Lay、Kakihara Yoshito、Kaku Masaru、Kitami Megumi、Kitami Kohei、Mizukoshi Masaru、Maeda Takeyasu、Saito Isao、Saeki Makio
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 624 ページ: 16-22

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2022.07.061

    • 関連する報告書
      2022 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] In vivo cell proliferation analysis and cell-tracing reveal the global cellular dynamics of periodontal ligament cells under mechanical-loading2021

    • 著者名/発表者名
      Mizukoshi Masaru、Kaku Masaru、Thant Lay、Kitami Kohei、Arai Moe、Saito Isao、Uoshima Katsumi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 9813-9813

    • DOI

      10.1038/s41598-021-89156-w

    • 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

URL: 

公開日: 2021-07-13   更新日: 2024-12-25  

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