上皮・内皮陥入組織における器官決定機構の解明とその制御

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H01606
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 福本 敏 九州大学, 歯学研究院, 教授 (30264253)
• 研究分担者: 保住 建太郎 北里大学, 北里大学保健衛生専門学院, 講師 (10453804) ; 犬塚 博之 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (20335863) ; 江草 宏 東北大学, 歯学研究科, 教授 (30379078) ; 山田 亜矢 東北大学, 歯学研究科, 准教授 (40295085) ; 阪井 丘芳 大阪大学, 歯学研究科, 教授 (90379082)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 歯 / エナメル芽細胞 / 器官発生 / 遺伝子スクリーニング

研究実績の概要

上皮陥入組織の器官形態形成機構の解明のため、歯を含めた各種器官における発生段階で発現変化を示す遺伝子群を、CAGE法やSingle cell RNA sequence (scRNA seq)を用いて包括的なスクリーニングを行ってきた。昨年度においてはエナメル芽細胞の分化過程において、DSPP陽性エナメル芽細胞と、AMBN陽性のエナメル芽細胞の２種類の細胞が存在することを示した。さらに本年度においてはscRNA seq解析から、歯の発生過程においてCldn10が発生の初期段階では弱い発言を示すにも関わらず、エナメル芽細胞が分化するにつれ、中間層細胞に非常に強く発現することを見出した。これまで中間層の細胞マーカーとしてはNotch分子が知られていたが、Cldn10は新たな中間層細胞の分化マーカーとして使用できることが明らかとなった。Cldn10の中間層細胞での機能を明らかにする目的で、歯原性上皮細胞株SF2に過剰発現させて結果、過剰発現細胞においては中間層細胞の成熟過程において発現するALPの誘導を行うことが示された。このことから細胞間結合に関わるCldn10は中間層細胞の細胞分化を促進することが示唆され、今までブラックボックスであった中間層細胞の細胞分化機序を明らかにする新たな発見となった。また我々は成熟期エナメル芽細胞の機能を明らかにする目的で、これら細胞に強く発現しているGpr115に着目し、その分子機能の解明を試みた。本分子を欠損したマウスでは、重度のエナメル質形成を示した。またGpr115はCar6の発現を調整し、細胞外のpH調整に関わることを見出した。これらの成果は、何故エナメル質が石灰化するのかを明らかにする新たな発見であり、骨および歯の石灰化機構の差を示した新たな発見に繋がった。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] 四川大学/北京大学(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 四川大学/北京大学
• [国際共同研究] 米国国立衛生研究所(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: 米国国立衛生研究所
• [雑誌論文] Sox21 Regulates Anapc10 Expression and Determines the Fate of Ectodermal Organ (2020)
  • 著者名/発表者名: Saito K, Michon F, Yamada A, Inuzuka H, Yamaguchi S, Fukumoto E, Yoshizaki K, Nakamura T, Arakaki M, Chiba Y, Ishikawa M, Okano H, Thesleff I, Fukumoto S.
  • 雑誌名: iScience 巻: 23 ページ: 101329
  • DOI: 10.1016/j.isci.2020.101329.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] G protein-coupled receptor Gpr115 ( Adgrf4) is required for enamel mineralization mediated by ameloblasts (2020)
  • 著者名/発表者名: Chiba Y, Yoshizaki K, Saito K, Ikeuchi T, Iwamoto T, Rhodes C, Nakamura T, de Vega S, Morell RJ, Boger ET, Martin D, Hino R, Inuzuka H, Bleck CKE, Yamada A, Yamada Y, Fukumoto S.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 295 ページ: 15328-15341
  • DOI: 10.1074/jbc.RA120.014281.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] microRNA-875-5p plays critical role for mesenchymal condensation in epithelial-mesenchymal interaction during tooth development (2020)
  • 著者名/発表者名: Funada K, Yoshizaki K, MIyazaki K, Han X, Yuta T, Tian T, Mizuta K, Fu Y, Iwamoto T, Yamada A, Takahashi I, Fukumoto S.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 10 ページ: 4918
  • DOI: 10.1038/s41598-020-61693-w.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Single-Cell RNA-Sequencing From Mouse Incisor Reveals Dental Epithelial Cell-Type Specific Genes (2020)
  • 著者名/発表者名: Chiba Y, Saito K, Martin D, Boger ET, Rhodes C, Yoshizaki K, Nakamura T, Yamada A, Morell RJ, Yamada Y, Fukumoto S.
  • 雑誌名: Front Dev Cell Biol 巻: 8 ページ: 841
  • DOI: 10.3389/fcell.2020.00841.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Expression Patterns of Claudin Family Members During Tooth Development and the Role of Claudin-10 ( Cldn10) in Cytodifferentiation of Stratum Intermedium (2020)
  • 著者名/発表者名: Wang X, Chiba Y, Jia L, Yoshizaki K, Saito K, Yamada A, Qin M, Fukumoto S.
  • 雑誌名: Front Dev Cell Biol 巻: 8 ページ: 595593
  • DOI: 10.3389/fcell.2020.595593.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著