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Sp7-Dlx相互作用の顎顔面骨再生における機能の解明と歯科矯正治療への応用

研究課題

研究課題/領域番号 22K10261
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分57070:成長および発育系歯学関連
研究機関東京大学

研究代表者

大久保 和美  東京大学, 医学部附属病院, 講師 (10396715)

研究分担者 西條 英人  東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (80372390)
北條 宏徳  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 准教授 (80788422)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード歯科矯正学
研究開始時の研究の概要

口唇口蓋裂患者における顎裂部骨欠損や、歯周病による歯槽骨吸収、菲薄なシンフィジス等、歯科矯正治療における歯の移動にあたり、骨再生療法が期待される場面は多い。これまで、種々の人工骨、GBR法や、PDGF、FGF-2といった成長因子が用いられてきたが、歯の移動に十分な骨量を効率的に誘導するには至っていない。本研究では、Sp7;Dlx5ダブルノックアウトマウスを作出し、顎顔面骨形成におけるSp7-Dlx5相互作用の機能とその作用メカニズムを明らかにする。また、歯槽骨骨欠損モデルを用いてSp7-Dlx5の骨再生効果を検証し、高効率で確実な骨再生を実現し、歯科矯正治療への応用を目指すことを目的とする。

研究実績の概要

本年度は、昨年度から引き続き『Sp7-Dlx5ダブルノックアウトマウスの顎顔面骨形成の解析』を進めた。Sp7+/-マウスとDlx5+/-マウスを掛け合わせ、野生型(WT)、Sp7+/-、Dlx5+/-、およびSp7+/-;Dlx5+/-(Sp7;Dlx5 DKO)マウスを作出し、Alcian blueとAlizarin Redを用いたWhole mount染色により、軟骨組織と石灰化組織の形成を評価した。新生仔マウス頭蓋骨において、野生型マウスと比較して、Sp7+/-マウスとDlx5+/-マウスでは、石灰化組織の面積に大きな変化が認められなかったのに対して、Sp7;Dlx5 DKOマウスでは頭蓋骨の形成不全が認められた。一方、成獣マウスにおいては、少数サンプルを用いた予備検討では、はっきりとした変化が認められなかった。現在、サンプル数を増やした検討を進めている。次に、歯槽骨骨髄由来間質系細胞におけるSp7-Dlx5標的遺伝子群の同定のため、次世代シーケンサー用いたクロマチン免疫沈降sequencing(ChIP-seq)法とRNA sequencing(RNA-seq)解析の検討をはじめた。歯槽骨骨髄由来間葉系細胞および骨髄由来間葉系細胞について、遺伝子導入およびを検討したが、間葉系細胞への遺伝子導入効率は非常に低く、DNA量を増やすと細胞毒性を示した。そのため、類似の細胞分化能を示す間葉系細胞株を用いた検討を行った。FLAGタグをコードする遺伝子を融合したSp7およびDlx5遺伝子を細胞内に導入し、一定期間骨芽細胞に分化誘導後、細胞を回収しRNA発現を解析した。その結果、Sp7とDlx5を同時に発現させると骨芽細胞分化が顕著に促進することを確認した。現在、同様の培養で回収したゲノムDNAを用いたFLAG ChIP-seqを行い、その解析を進めている。

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

マウスin vivo実験に加えて、ChIp-seqを用いたメカニズム解析が進行中であるため。

今後の研究の推進方策

予定の通り、in vivoおよびin vitro解析を進めていく。特にin vitro解析においては、ChIP-seqとRNA-seq解析により標的遺伝子群の同定を検討する。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Injectable phase-separated tetra-armed poly(ethylene glycol) hydrogel scaffold allows sustained release of growth factors to enhance the repair of critical bone defects2024

    • 著者名/発表者名
      Nepal Shant、Si Jinyan、Ishikawa Shohei、Nishikawa Masaki、Sakai Yasuyuki、Akimoto Aya M.、Okada Hiroyuki、Ohba Shinsuke、Chung Ung-il、Sakai Takamasa、Hojo Hironori
    • 雑誌名

      Regenerative Therapy

      巻: 25 ページ: 24-34

    • DOI

      10.1016/j.reth.2023.11.008

    • 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] Runt-related Transcription Factors and Gene Regulatory Mechanisms in Skeletal Development and Diseases2023

    • 著者名/発表者名
      Hojo Hironori、Ohba Shinsuke
    • 雑誌名

      Current Osteoporosis Reports

      巻: 21 号: 5 ページ: 485-492

    • DOI

      10.1007/s11914-023-00808-4

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-cell RNA sequencing unravels heterogeneity of skeletal progenitors and cell-cell interactions underlying the bone repair process2022

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Mika、Okada Hiroyuki、Seki Masahide、Suzuki Yutaka、Chung Ung-il、Ohba Shinsuke、Hojo Hironori
    • 雑誌名

      Regenerative Therapy

      巻: 21 ページ: 9-18

    • DOI

      10.1016/j.reth.2022.05.001

    • 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
  • [雑誌論文] Orally administrable peptides derived from egg yolk promote skeletal repair and ameliorate degenerative skeletal disorders in mouse models2022

    • 著者名/発表者名
      Kitaura Yoshiaki、Nakamura Utano、Awada Chihiro、Yamaguchi Motonori、Kim Mujo、Ikeda Yuki、Matsuo Yuki、Moriishi Takeshi、Sawase Takashi、Chung Ung-il、Hojo Hironori、Ohba Shinsuke
    • 雑誌名

      Regenerative Therapy

      巻: 21 ページ: 584-595

    • DOI

      10.1016/j.reth.2022.11.002

    • 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
  • [雑誌論文] Runx2 regulates chromatin accessibility to direct the osteoblast program at neonatal stages2022

    • 著者名/発表者名
      Hojo Hironori, Saito Taku, He Xinjun, Guo Qiuyu, Onodera Shoko, Azuma Toshifumi, Koebis Michinori, Nakao Kazuki, Aiba Atsu, Seki Masahide, Suzuki Yutaka, Okada Hiroyuki, Tanaka Sakae, Chung Ung-il, McMahon Andrew P., Ohba Shinsuke
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 40 号: 10 ページ: 111315-111315

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2022.111315

    • 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
  • [学会発表] Emerging gene regulatory networks in skeletal development in the mouse and human models2023

    • 著者名/発表者名
      北條 宏徳
    • 学会等名
      第41回 日本骨代謝学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Modeling of skeletal development using human pluripotent stem cells and exploring the gene regulatory networks2023

    • 著者名/発表者名
      Hironori Hojo
    • 学会等名
      The Korean Society for Biotechnology and Bioengineering (KSBB)
    • 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] Understanding mechanisms underlying cell fate specification of dental mesenchymal cells in the developing tooth germ through single-cell transcriptome2022

    • 著者名/発表者名
      Dahlia Eldeeb, Hironori Hojo, Hiroyuki Okada, Yutaka Suzuki, Masahide Seki, Junichi Tanaka, Shinsuke Ohba, Ung-il Chung
    • 学会等名
      MBSJ 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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