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2019 年度 実施状況報告書

細胞遊走因子LRP1の歯周組織修復環境における機能的役割

研究課題

研究課題/領域番号 18K09625
研究機関日本大学

研究代表者

二宮 禎  日本大学, 歯学部, 准教授 (00360222)

研究分担者 小出 雅則  松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 准教授 (10367617)
中村 浩彰  松本歯科大学, 歯学部, 教授 (50227930)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードLRP1 / 間葉系幹細胞 / 骨組織修復
研究実績の概要

本研究は、LRP1が制御するMSC細胞遊走機能のメカニズムおよび組織修復に適した微小環境を明らかにすることで、新たな歯槽骨代謝制御システムを開発することを目的としている。令和元年度は、MSCsによる硬組織修復過程でのLRP1とp53の相互関係を検討した。
硬組織修復においてMSCsは、損傷部位への細胞遊走から始まり、骨芽細胞分化を経て、骨組織形成までの工程に関わっている。本研究では、細胞遊走能、組織修復能、および細胞増殖能に関して、野生型(WT)マウス由来MSCsよりもp53欠損マウス由来(KO)MSCsの方が、高い能力を有することを明らかにした。また、BMP2の添加よる骨芽細胞分化の誘導では、p53KOMSCsはアルカリフォスファターゼやオステリクスなどの骨芽細胞マーカー発現に加えて、オステオカルシンやオステオポンチンなどの骨基質タンパク発現もWTMSCsよりも高値を示した。これらの結果は、骨組織修復過程でp53が重要な役割を担っていることを示唆している。さらに、骨欠損部位から単離した(BD)MSCsは、正常な骨髄から採取した(Normal)MSCsよりもp53発現が減少した。一方、LRP1発現は、Normal MSCsよりもBD MSCsの方が高値を示した。次に、LRP1の機能的役割を解明するために、siRNAによってLRP1発現をノックダウンすると、MSCsのBMP2, BMP4, およびオステオプロテゲリンの発現が減少した。以上の結果は、骨に損傷が生じると、MSCsはp53が低下し、細胞遊走能や細胞増殖能が亢進する。それと同時にMSCsは、LRP1が高発現することで、BMP2刺激が加わり、骨芽細胞分化が誘導されると考えられる。

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

平成30年度は、実験動物飼養エリアの確保が困難であったため、p53欠損マウスの入手に時間を要してしまった。その影響で、p53欠損マウスの骨欠損修復の組織学的評価やこのマウスでのLRP1陽性MSCsの細胞挙動や細胞頻度の解析によるp53とLRP1の関係性の検討の遂行が困難であった。しかし、令和元年度でp53欠損マウスを飼育・繁殖することが可能になったため、平成30年度に予定していた実験計画を達成することができた。また、p53欠損マウスの飼育・繁殖が安定するまで、令和元年度の予備実験を行っていたため、令和元年度の実験を円滑に進めることが可能となり、これまでの遅れを取り戻すことができた。したがって、本研究は、おおむね順調に進展しているといえる。

今後の研究の推進方策

令和2年度は、LRP1が機能する微小環境の検索とLRP1が歯周組織修復に寄与することを明らかにするために、以下の実験を行う。
1. 組織修復の微小環境におけるLRP1の役割を明らかにする。① 微小環境に必須な細胞外基質(ECM)の検討:1型コラーゲン、4型コラーゲン、フィブロネクチン、ビトロネクチン、ラミニンのうち複数種類を混合したECMをハイドロゲル上に作製する。そのプレート上にLRP1 KO MSCsおよびLRP1を過剰発現したLRP1 Tg MSCsを播種し、それぞれのMSCs接着能を評価する。② 骨組織修復に適したECMの検討:前実験で決定したECM上でLRP1 KO MSCsおよびLRP1 Tg MSCsを培養し、細胞増殖および骨芽細胞マーカー発現を検索する。
2. LRP1発現によって歯槽骨量が調節されることを明らかにする。① LRP1 KOマウスの骨量変化:LRP1KOマウスの第一臼歯を抜歯し、その抜歯窩の修復をマイクロCTおよび組織化学的に評価し、野生型(WT)マウスと比較・検討を行う。② LRP1KOマウス臼歯の矯正移動:LRP1は、病的状態のみならず、矯正力が加わった際にも骨代謝のバランスを調節していると考えられる。そのため、LRP1KOマウスの臼歯を矯正装置によって移動させ、その際の歯の移動および骨形成・骨吸収を形態学的に観察する。

次年度使用額が生じた理由

キャンペーンなどを利用したため、当初の予定より物品費が安く抑えられた。さらに、コロナウイルスの影響によって日本解剖学会が紙面開催となったため、旅費および宿泊費の出費がなくなり残金が生じた。次年度への繰越金は、令和2年度の助成金と合わせて、細胞を用いた実験の消耗品に使用する。特に、細胞の微小環境を検討するための細胞外基質やサイトカインは高価なため、これらの購入に使用することで、重要な実験の実施への負担が軽減される。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Intermittent parathyroid hormone 1?34 induces oxidation and deterioration of mineral and collagen quality in newly formed mandibular bone2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka Yohsuke、Yamachika Eiki、Nakanishi Makoto、Ninomiya Tadashi、Akashi Sho、Kondo Sei、Moritani Norifumi、Kobayashi Yasuhiro、Fujii Tatsuo、Iida Seiji
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 ページ: 8041

    • DOI

      10.1038/s41598-019-44389-8

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Establishment and characterization of a C57BL/6 mouse model of bone metastasis of breast cancer2019

    • 著者名/発表者名
      Hiraga Toru、Ninomiya Tadashi
    • 雑誌名

      Journal of Bone and Mineral Metabolism

      巻: 37 ページ: 235~242

    • DOI

      10.1007/s00774-018-0927-y

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Forced expression of mouse progerin attenuates the osteoblast differentiation interrupting beta-catenin signal pathway in vitro.2019

    • 著者名/発表者名
      Tsukune Naoya, Naito Masako, Ohashi Akiko, Ninomiya Tadashi, Sato Shuichi, Takahashi Tomihisa
    • 雑誌名

      Cell Tissue Res

      巻: 375 ページ: 655-664

    • DOI

      10.1007/s00441-018-2930-y

    • 査読あり
  • [学会発表] テトラヒドロビオプテリンのプロドラック(セピアプテリン)投与による脳内セロトニン生合成活性の促進2019

    • 著者名/発表者名
      大橋晶子、二宮禎、藤原恭子、髙橋富久、原田智紀、長谷川宏幸
    • 学会等名
      第124回日本解剖学会全国学術集会
  • [学会発表] C57BL/6マウスを用いた新規乳がん骨転移モデルの開発2019

    • 著者名/発表者名
      平賀 徹、二宮禎
    • 学会等名
      第37回日本骨代謝学会
  • [学会発表] マウス歯根膜細胞の硬組織形成におけるLRP1の役割2019

    • 著者名/発表者名
      二宮 禎、中村純基、永島利通、大橋晶子、髙橋富久
    • 学会等名
      第61回歯科基礎医学会学術大会
  • [学会発表] ケモカインCCL25が骨組織に与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      高橋拓実、二宮禎、細矢明宏、中村浩彰、雪田聡
    • 学会等名
      第61回歯科基礎医学会学術大会
  • [学会発表] Lamin A 遺伝子変異体のprogerinの発現が骨芽細胞分化に与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      髙橋富久、大橋晶子、二宮禎
    • 学会等名
      第61回歯科基礎医学会学術大会

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公開日: 2021-01-27  

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