歯の移動による骨改造現象におけるヘッジホッグ応答性転写因子Gli1の機能の解明

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 17K11932
• 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: 岡安 麻里 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (10610941) ; 大庭 伸介 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 准教授 (20466733) ; 西條 英人 東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (80372390)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 歯科矯正 / ヘッジホッグシグナル

研究実績の概要

2021年度は、前年度から引き続きゲノムワイド解析によるGli1下流遺伝子の同定解析を進めた。Gli1-DNA結合プロファイル（Gli1 ChIP-seq解析）と、遺伝子発現プロファイル（野生型およびGli1ノックアウト細胞を用いた遺伝子発現解析）を統合し取得したGli1標的遺伝子群について、細胞の運命決定や分化を制御する転写因子に着目して機能解析を行った。まず、Loss-of-function解析として、siRNAベクター（pLKOベクター）を用いた解析を行った。pLKOレンチウイルスベクターとウイスルパッケージング遺伝子を、293T細胞にトランスフェクションした後、ウイルスを抽出し、間葉系細胞に感染させた。その後、BMP2含有の骨芽細胞分化誘導培地にて一定期間培養後、Total RNAを抽出しRT-qPCRを行った。その結果、検討した転写因子の一つについて、ノックダウンにより骨芽細胞分化マーカーの発現が有意に減少することが明らかになった。そこで次に、RNA-seq解析による詳細な遺伝子発現解析を行った。PCAプロットにより、骨芽細胞分化誘導と標的遺伝子ノックダウンにより遺伝子発現プロファイルが大きく変動することが明らかになった。クラスタリング解析とGene ontology解析の結果、標的遺伝子をノックダウンすると、骨芽細胞分化に関連する遺伝子群が有意に減少する一方、血管新生に関連する遺伝子群が有意に上昇することが明らかになった。さらにレトロウイルスを用いた強制発現系の解析の結果、標的遺伝子の発現により骨芽細胞分化マーカーが上昇することが確認された。以上の解析に加え、今年度はin vivo実験の予備検討を再開した。Gli1+/-マウス・Hh作動薬投与マウスの実験的歯の移動モデルを用いた歯科矯正学的・分子生物学的評価のための検証を進めている。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

新型コロナ渦の影響でin vivo実験の進捗が遅れているため

今後の研究の推進方策

当初の予定通り、in vitroおよびin vivoの解析を進める

次年度使用額が生じた理由

新型コロナ渦の影響で実験の進捗が遅れ延長措置をいただいているため、引き続き必要物品の購入等に充当させていただく。

研究成果

• [雑誌論文] Control of osteocyte dendrite formation by Sp7 and its target gene osteocrin (2021)
  • 著者名/発表者名: Wang JS, Kamath T, Mazur CM, Mirzamohammadi F, Rotter D, Hojo H, Castro CD, Tokavanich N, Patel R, Govea N, Enishi T, Wu Y, da Silva Martins J, Bruce M, Brooks DJ, Bouxsein ML, Tokarz D, Lin CP, Abdul A, Macosko EZ, Fiscaletti M, Munns CF, Ryder P, Kost-Alimova M, Byrne P, Cimini B, Fujiwara M, Kronenberg HM, Wein MN.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 ページ: 6271
  • DOI: 10.1038/s41467-021-26571-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mesenchymal stromal cells in the bone marrow niche consist of multi-populations with distinct transcriptional and epigenetic properties (2021)
  • 著者名/発表者名: Kanazawa Sanshiro、Okada Hiroyuki、Hojo Hironori、Ohba Shinsuke、Iwata Junichi、Komura Makoto、Hikita Atsuhiko、Hoshi Kazuto
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 15811
  • DOI: 10.1038/s41598-021-94186-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Understanding a mechanism underlying bone repair process and application for bone regeneration (2021)
  • 著者名/発表者名: Hironori Hojo
  • 学会等名: SICEM 2021
  • 国際学会 / 招待講演