| 研究課題/領域番号 |
17K11613
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| 研究機関 | 国際医療福祉大学 |
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研究代表者 |
吉岡 広陽 国際医療福祉大学, 医学部, 講師 (50523411)
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| 研究分担者 |
吉子 裕二 広島大学, 医歯薬保健学研究科(歯), 教授 (20263709)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 骨代謝 / 骨芽細胞 |
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| 研究実績の概要 |
骨芽細胞は骨形成を担った後，アポトーシスにより死滅するほか，骨表面にとどまり休止期骨芽細胞となる，あるいは骨基質に埋もれて骨細胞へと最終分化する。また，加齢や病態に伴い，骨芽細胞が脂肪細胞へと分化転換する例も報告されている。このように骨芽細胞は多様な運命（分化の方向性）を辿るが，その運命がどのような分子機構により決定されているのかは不明な点が多い。本研究では，「骨芽細胞の運命決定」を標的として，骨代謝を改善するゲノム創薬や分子標的療法に向けた分子基盤の形成を目指す。
これまでに骨関連細胞の単離を目的として，I型コラーゲンプロモーター制御下で蛍光タンパク質Venusを発現するレポーターマウスの樹立に成功している。同マウスの頭蓋冠をコラゲナーゼ等で処理し，得られた頭蓋冠由来細胞（骨原生細胞）について，細胞1個あたりの遺伝子発現をシングルセルRNA-seqにより網羅的に解析した。前年度までに計96個の骨芽細胞について解析が終了している。しかし，個々の細胞の遺伝子ネットワークから分化の時間軸および細胞動態を解明するためには，より多くの細胞数を解析する必要がある。そこで，本年度はこれまでの96細胞に加え，192個の骨芽細胞の網羅的遺伝子発現解析を次世代シーケンスにより行った。今後，バイオインフォマティクスによる包括的・網羅的発現プロファイル解析から，骨芽細胞の分化方向性を制御する分子機構を理解し，骨形成の促進へとつながる候補分子を見出す。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
所属の異動により，トランスジェニックマウスの飼育が難しい状況になり，一部実験系の確立が滞ってしまった。しかし，次年度には，マウスの飼育も可能となる予定であり，当初の計画通りに進めることが出来ると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は分化過程の時間軸に沿った詳細な遺伝子ネットワークの動態解明を目標に，休止期骨芽細胞および骨細胞の網羅的シングルセル遺伝子発現解析を目指す。まず，休止期骨芽細胞および骨細胞の分離手法を確立し，フローサイトメトリー（FACS）解析の条件を検討した上で，ソーティングによる各細胞の単離を試みる。その後，C1システム（フリューダイム社）を用いた1細胞ごとのRNA-seqライブラリーを作製し，次世代シーケンスにより解析する。本年度の解析から得られた骨芽細胞の遺伝子発現プロファイルと統合し，Weighed Gene Co-expression Network Analysisなどのバイオインフォマティクスにより，遺伝子間のネットワーク（遺伝子モジュール）の抽出，遺伝子モジュールの情報（臨床情報，変異情報，オントロジーなど）解析を行い，骨芽細胞の分化方向性を制御する分子機構の理解とともに骨形成の促進へとつながる候補分子を見出す。得られた候補分子について，骨組織，特に，成長，加齢，および場合によっては骨疾患に伴う時空間的分布動態を解析し，骨組織における機能を推測する。また，培養骨芽細胞を分化モデルとしたウイルスベクターを用いた過剰発現，siRNAあるいはCRISPR-Cas9を用いた発現抑制を行い，骨芽細胞の分化に与える影響をin vitroにて検討する。さらに可能であれば，マウス骨損傷モデルなどを用いて，in vivoにおける骨再生能力を検討し，骨形成の促進に働く分子を見出す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額が生じた理由としては，当初予定していたマウスの飼育を行わなかったことがあげられる。次年度より，マウス飼育を開始する予定であり，その飼育費用として使用することを計画している。
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