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顎顔面領域先天性疾患の骨リモデリングを規定するエピゲノム制御機構の統合的理解

研究課題

研究課題/領域番号 23K24555
補助金の研究課題番号 22H03297 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
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
研究機関岡山大学

研究代表者

井澤 俊  岡山大学, 医歯薬学域, 准教授 (30380017)

研究分担者 加治屋 幹人  広島大学, 病院(歯), 教授 (00633041)
早野 暁  岡山大学, 大学病院, 講師 (20633712)
上岡 寛  岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (80253219)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2025年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2024年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
キーワードエピジェネティクス / 破骨細胞 / ポリコーム遺伝子 / シグナル伝達 / 顎顔面領域骨代謝性疾患 / エピゲノム / マクロファージ / ポリコーム群遺伝子
研究開始時の研究の概要

エピゲノムはDNAあるいはヒストンへの後天的な化学修飾によりゲノムDNAからの情報読み出しを調節するメカニズムである。エピゲノムによる顎顔面領域骨代謝メカニズムを解明することは先天性疾患の症状や病態把握と発達予後予測に重要な研究となる。また、若年性関節リウマチ患者においては成長中の下顎頭骨破壊が顎変形症の要因となる可能性が指摘され、矯正治療中に発症した場合には当初の治療目標が達成できないなど大きな問題となることが多い。したがって、病的状況下を含め頭蓋顎顔面におけるエピゲノムによる骨リモデリング機構を解明することが矯正歯科臨床の一助となりうることから、その基礎的背景を明らかにすることが重要となる。

研究実績の概要

骨粗鬆症により骨折し、寝たきりになることでさらに骨量が減少し、骨折治癒までもが遅延してしまう負のスパイラルに陥ってしまうことが問題となっている。喫煙が骨粗鬆症や骨折のリスクファクターであることは疫学的によく知られた事実であるが、そのメカニズムについては未だ不明な点が多い。タバコの煙には発がん性物質が100種類以上含まれており、その中で最も強力な化学物質の一つが外因性AhRリガンド(B[a]P)である。喫煙によって生体内のAhRは活性化され、炎症関連病態である骨粗鬆症や関節リウマチとの関連が示唆されている。必須アミノ酸のトリプトファン代謝物であるFICZは高親和性の内因性AhRリガンドとして知られている。また、Kynurenineはトリプトファンからナイアシンを生合成するキヌレニン経路における主要な代謝中間体の一つであり、免疫抑制に重要な役割を果たすAhRの活性化にも関与することが知られている。そこで、今年度の目的はAhRの外因性リガンドB[a]P及び内因性リガンドFICZ、Kynurenineを使用して、AhRを介した破骨細胞や骨芽細胞に対する分化メカニズムを解明することとした。野生型の骨髄由来マクロファージをin vitroにおいて破骨細胞形成に必須のサイトカインRANKL/MCSFを添加後、さらにKynurenineによる刺激を行った結果、Kynurenineの濃度25 μMをピークに破骨細胞形成能の上昇を認め、アクチンリング形成率、ピットあっせいによる骨吸収能、Ctx ELISA値の上昇がみられた。AhRリガンドであるB[a]P 、Kynurenine及びFICZ刺激が破骨細胞において各々異なる作用を示し、AhR活性化経路が破骨細胞分化や骨折治癒過程において重要な役割を果たしていることが示唆された。

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

Maesらの報告(JCI 2006; 116: 1230-42)に準じて、我々はすでにC57/BL6J野生型(WT)マウス骨折治癒モデルを確立し、さらに骨折の過程でAhRの発現がRNAレベル、タンパクレベルにおいても上昇するというデータを得ている。また、骨折に伴い出現する病的状況下でのTRAP陽性破骨細胞とAhRの発現が一致していることが判明した。FICZ刺激による破骨細胞形成能をサイトカインRANKLおよびM-CSF添加下での骨髄細胞の培養系において比較したところ、破骨細胞形成能の低下、TRAP、Cathepsin K、Integrin β3、Cyp1a1、Cyp1a2、NFATc1、c-Fosなどの各種破骨細胞マーカー発現の減少がみられた、一方でB[a]Pによる刺激では破骨細胞形成能の上昇、TRAP、Cathepsin K、Integrin β3、Cyp1a1、Cyp1a2、NFATc1、c-Fosなどの各種破骨細胞マーカー発現の上昇がみられた。さらに、破骨細胞におけるKynurenineとAhRシグナル軸との関係を詳細に解析するために野生型の骨髄由来マクロファージをin vitroにおいてKynurenineによる刺激を行った。その結果、Kynurenineの濃度25 μMをピークとして破骨細胞形成能の上昇を認めたことからもおおむね順調に進展していると考える。

今後の研究の推進方策

マクロファージから破骨細胞への分化・成熟に伴いミトコンドリア生合成が促進することがすでに知られている。そこでAhR欠損マウス由来の破骨細胞やBaP、FICZ刺激による破骨細胞の電子顕微鏡像を作製しミトコンドリア数のカウントやミトコンドリアマーカー(ND4、Cytb、Cox1、Cox3)の発現をリアルタイムPCRにて解析するとともにc-Fos/AP-1やCREBのリン酸化、PCG-1βといったミトコンドリア生合成に伴うシグナル伝達経路の解析を実施する。また、AhR欠損マウス由来の破骨細胞へc-Fos、NFATc1などの遺伝子過剰発現を行い破骨細胞分化のレスキューがみられるかどうかの検討を行う。さらに、B[a]P、FICZ、Kynurenine刺激により、同じ転写因子であるc-FosとAhRあるいはARNTの相互作用、結合能を解明するため破骨細胞のRANKL刺激下でのクロマチン免疫沈降(ChIPアッセイ)を実施する。
C3H10T1/2細胞を用いたin vitro間葉系幹細胞分化系、マウス骨芽細胞様細胞株MC3T3-E1細胞を用いた骨芽細胞の石灰化実験系を用い、B[a]P刺激やAhR siRNA導入の有無でBMP2による軟骨細胞分化と骨芽細胞の石灰化能を比較検討する。また、マクロファージから破骨細胞分化に伴う細胞内代謝状態の変化や代謝リプログラミングをメタボロール解析やB[a]P、FICZ、Kynurenine投与の骨折モデルマウスから採取した仮骨部でのRNA-seq解析を実施しAhRを介した新たな細胞集団の探索を行う。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Novel prediction models for pharyngeal‐airway volume based on the cranial‐base and midsagittal cross‐sectional area of the airway in the pharyngeal region: A cephalometric and magnetic resonance imaging study2023

    • 著者名/発表者名
      Habumugisha Janvier、Nakamura Masahiro、Kono Kana、Uchida Kenta、Konko Megumi、Izawa Takashi、Kamioka Hiroshi
    • 雑誌名

      Orthodontics & Craniofacial Research

      巻: 27 号: 3 ページ: 394-402

    • DOI

      10.1111/ocr.12735

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] アリルハイドロカーボン受容体を介した破骨細胞分化および骨折治癒機構の解明2023

    • 著者名/発表者名
      吉川友理、井澤 俊、浜田勇作、小崎剛志、難波裕生、上岡 寛
    • 雑誌名

      日本骨形態計測学会雑誌

      巻: 33 ページ: 46-47

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] IGFBPシグナルを介した破骨細胞分化および骨折治癒機構の解明2023

    • 著者名/発表者名
      浜田勇作、井澤 俊、吉川友理、小崎剛志、上岡 寛
    • 雑誌名

      日本骨形態計測学会雑誌

      巻: 33 ページ: 48-49

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] ThPOK Inhibits osteoclast formation via NFATc1 transcription and function2022

    • 著者名/発表者名
      Zou Wei、Izawa Takashi、Rohatgi Nidhi、Zou Steven Y、Li Yongjia、Teitelbaum Steven L
    • 雑誌名

      JBMR Plus

      巻: 6 号: 4

    • DOI

      10.1002/jbm4.10613

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 内分泌撹乱物質AhRリガンドBaPはCyp1a1シグナルを介して破骨細胞分化および骨代謝を制御する2022

    • 著者名/発表者名
      井澤 俊, 吉川 友理, 浜田勇作, 上岡 寛
    • 雑誌名

      日本骨形態計測学会雑誌

      巻: 41 ページ: 78-79

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] HIF‐1α controls palatal wound healing by regulating macrophage motility via S1P/S1P 1 signaling axis2021

    • 著者名/発表者名
      Hutami Islamy Rahma、Izawa Takashi、Khurel‐Ochir Tsendsuren、Sakamaki Takuma、Iwasa Akihiko、Tomita Shuhei、Tanaka Eiji
    • 雑誌名

      Oral Diseases

      巻: - 号: 4 ページ: 1157-1169

    • DOI

      10.1111/odi.13856

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] AhR ligands regulates subchondral bone remodeling via osteoclast differentiation.2024

    • 著者名/発表者名
      Takashi Izawa, Yuri Yoshikawa, Gohji Kozaki, and Hiroshi Kamioka
    • 学会等名
      the Gordon Research Conference on Bones and Teeth
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 内分泌撹乱物質AhRリガンドであるB[a]PおよびFICZはAhR/Cyp1a1シグナル伝達経路を介して破骨細胞分化および骨代謝を制御する2023

    • 著者名/発表者名
      吉川友理、井澤 俊、上岡 寛
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 下顎頭骨吸収を制御するAhR/RANKLシグナルクロストークによる骨免疫ネットワークの解明2023

    • 著者名/発表者名
      井澤 俊
    • 学会等名
      第82回日本矯正歯科学会学術大会 サテライトセミナー2(基礎)「骨代謝研究のフロンティア」
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] IGF結合蛋白シグナルを介した破骨細胞分化および骨折治癒機構の解明2023

    • 著者名/発表者名
      浜田勇作,井澤 俊,吉川友理,小崎剛志,上岡 寛
    • 学会等名
      第82回日本矯正歯科学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Urothelial cancer-associated 1(UCA1)長鎖非コードRNAが破骨細胞分化および機能へ与える影響2023

    • 著者名/発表者名
      難波裕生,井澤 俊,石川崇典,久保田聡,上岡 寛
    • 学会等名
      第82回日本矯正歯科学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] AhR ligands regulate subchondral bone remodeling via osteoclast differentiation.2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa Y, Izawa T, Hamada Y, Namba Y, Kozaki G, Kamioka H
    • 学会等名
      American Society for Bone and Mineral Research 2023 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] IGFBP regulates osteoclast differentiation.2023

    • 著者名/発表者名
      Hamada Y, Izawa T, Yoshikawa Y, Kozaki G, Kamioka H
    • 学会等名
      American Society for Bone and Mineral Research 2023 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 内分泌撹乱物質AhRリガンドB[a]PおよびFICZはCyp1a1シグナルを介して破骨細胞分化および骨代謝を制御する2023

    • 著者名/発表者名
      吉川友理,井澤 俊,浜田勇作,上岡 寛
    • 学会等名
      第65回歯科基礎医学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Urothelial cancer-associated 1 (UCA1)長鎖ノンコーディングRNAの破骨細胞分化・機能への影響2023

    • 著者名/発表者名
      難波裕生,井澤 俊,上岡 寛、久保田聡
    • 学会等名
      第41回日本骨代謝学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] RANKLとIGFBPシグナルクロストークによる破骨細胞分化および骨代謝機構の解明2023

    • 著者名/発表者名
      浜田勇作,井澤 俊,吉川友理,小崎剛志,上岡 寛
    • 学会等名
      第41回日本骨代謝学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] アリルハイドロカーボン受容体を介した破骨細胞分化および骨折治癒機構の解明2023

    • 著者名/発表者名
      吉川友理,井澤 俊,浜田勇作,小崎剛志,難波裕生,上岡 寛
    • 学会等名
      第43回日本骨形態計測学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Urothelial cancer-associated 1 (UCA1)長鎖ノンコーディングRNAの破骨細胞分化・機能への影響2023

    • 著者名/発表者名
      難波裕生,井澤 俊,上岡 寛、久保田聡
    • 学会等名
      第43回日本骨形態計測学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] IGFBPシグナルを介した破骨細胞分化および骨折治癒機構の解明2023

    • 著者名/発表者名
      浜田勇作,井澤 俊,吉川友理,小崎剛志,上岡 寛
    • 学会等名
      第43回日本骨形態計測学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 内因性AhRリガンドFICZによるCyp1a1を介した破骨細胞分化および骨代謝調節機構の解析2023

    • 著者名/発表者名
      吉川友理,井澤 俊,上岡 寛
    • 学会等名
      第8回日本骨免疫学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 内因性AhRリガンドFICZによるCyp1a1を介した破骨細胞分化および骨代謝調節機構の解析2023

    • 著者名/発表者名
      吉川友理,井澤 俊,上岡 寛
    • 学会等名
      第77回NPO法人日本口腔科学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 内因性AhRリガンドFICZによるCyp1a1を介した破骨細胞分化および骨代謝調節機構の解析2023

    • 著者名/発表者名
      吉川友理、井澤俊、上岡寛
    • 学会等名
      第7回日本骨免疫学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 喫煙によるアリルハイドロカーボン受容体を介した口蓋粘膜創傷治癒破綻メカニズムの解明2022

    • 著者名/発表者名
      井澤俊、浜田勇作、吉川友理、上岡寛
    • 学会等名
      第46回日本口蓋裂学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] RANKLとIGFBPシグナルクロストークによる破骨細胞分化および骨代謝機構の解明2022

    • 著者名/発表者名
      浜田勇作、井澤俊、吉川友理、上岡寛
    • 学会等名
      第42回日本骨形態計測学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 内因性AhRリガンドFICZによるCyp1a1を介した破骨細胞分化および骨代謝調節機構の解析2022

    • 著者名/発表者名
      吉川友理、井澤俊、浜田勇作、上岡寛
    • 学会等名
      第64回歯科基礎医学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 喫煙によるアリルハイドロカーボン受容体を介した口蓋粘膜創傷治癒破綻メカニズムの解明2022

    • 著者名/発表者名
      浜田勇作、井澤俊、吉川友理、上岡寛
    • 学会等名
      第64回歯科基礎医学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] アリルハイドロカーボン受容体を介した破骨細胞分化および骨折治癒機構の解明2022

    • 著者名/発表者名
      吉川友理、井澤俊、浜田勇作、上岡寛
    • 学会等名
      第81回日本矯正歯科学会学術大会&第9回日韓ジョイントシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 喫煙によるアリルハイドロカーボン受容体を介した口蓋粘膜創傷治癒破綻メカニズムの解明2022

    • 著者名/発表者名
      浜田勇作、井澤俊、吉川友理、上岡寛
    • 学会等名
      第81回日本矯正歯科学会学術大会&第9回日韓ジョイントシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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