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2020 年度 実績報告書

歯根膜における細胞ヒエラルキーの決定とその制御による歯周組織再生

研究課題

研究課題/領域番号 19H03830
研究機関大阪大学

研究代表者

岩山 智明  大阪大学, 歯学研究科, 助教 (80757865)

研究分担者 竹立 匡秀  大阪大学, 歯学部附属病院, 講師 (60452447)
村上 伸也  大阪大学, 歯学研究科, 教授 (70239490)
山下 元三  大阪大学, 歯学部附属病院, 講師 (90524984)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード歯根膜 / シングルセル解析 / ヒエラルキー / RNA Velocity
研究実績の概要

歯周組織の構成細胞のヒエラルキーを決定し、その制御因子を解明するために、A)ATAC-seq法によるマーカー遺伝子探索による歯根膜MSCの定義、B)歯根膜特異的Creマウスを用いた系譜解析による「歯根膜細胞」の定義、C)Trajectory解析による歯根膜中の細胞ヒエラルキーの決定、D)分化度を決定する転写因子の探索とCRISPR/Cas9による機能解析、の4つの研究方法を計画しており、本年度は以下のような成果を得た。
昨年度作製した歯根膜特異的蛍光レポーターマウス(PLAP1-GFP)を活用することにより、まず、酵素を用いた歯根膜からの細胞分取法開発に成功し、十分な生細胞数・生細胞率を得たため、シングルセル解析を実施した。遺伝子発現から再構成するTrajectory解析のみならず、mRNAの成熟度を用いて時間軸を推定する最新手法であるVelocity解析を併用し、歯根膜の分化経路を推定できた。同解析結果より、AおよびCの目的である歯根膜MSCのマーカー遺伝子や歯根膜中の細胞ヒエラルキーの決定が概ね達成された。
また、Bについて、昨年度作製した歯根膜特異的Creマウス(PLAP1-CreERT2)をレポーターマウスと掛け合わせることで、歯根膜細胞の系譜解析を行い、歯根膜の細胞が骨芽細胞やセメント芽細胞へと分化することをin vivoで実証した。
さらに、Dについて、昨年度に歯根膜細胞の石灰化を亢進する分子として見出したZbp1について、ノックアウトマウスを入手し、絹糸結紮歯周炎モデルを用いて、その再生過程における機能を解析し、in vitroの解析結果と合わせて論文発表を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

課題であった歯根膜単離法について、新しく作製したレポーターマウスを用いることで開発に成功した。これによりシングルセル解析が実施でき、さらに最先端の解析技術であるRNA Velocityを用いてヒエラルキーの推定が実施できたため。

今後の研究の推進方策

シングルセル解析により得られた結果を組織学的に検証し、歯根膜のヒエラルキーの全体像を解明する。予定通りATAC-seq法も実施することにより、シングルセル解析により同定された分子マーカーを検証する。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020

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

  • [雑誌論文] Zbp1-positive cells are osteogenic progenitors in periodontal ligament2021

    • 著者名/発表者名
      Ueda Tsugumi、Iwayama Tomoaki、Tomita Kiwako、Matsumoto Shuji、Iwashita Mizuho、Bhongsatiern Phan、Sakashita Hiromi、Fujihara Chiharu、Takedachi Masahide、Murakami Shinya
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: 7514

    • DOI

      10.1038/s41598-021-87016-1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 歯周組織幹細胞源としての歯根膜2020

    • 著者名/発表者名
      村上伸也、岩山智明
    • 学会等名
      第19回 日本再生医療学会総会
    • 招待講演
  • [学会発表] 多色細胞系譜追跡法を用いた歯根膜前駆細胞のクローナル解析2020

    • 著者名/発表者名
      冨田貴和子,岩山智明,上田亜美,松本修治,岩下瑞穂,村上伸也
    • 学会等名
      第63回 春季日本歯周病学会
  • [学会発表] Stem cells/progenitors in periodontal ligament2020

    • 著者名/発表者名
      T. Iwayama
    • 学会等名
      IADR-APR Young Researcher Forum
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 創傷治癒における歯根膜長期標識保持細胞の解析2020

    • 著者名/発表者名
      冨田貴和子、岩山智明、松本修治、岩下瑞穂、村上伸也
    • 学会等名
      第63 秋季日本歯周病学会
  • [学会発表] 歯根膜Gli1陽性細胞の系譜解析2020

    • 著者名/発表者名
      松本修治、岩山智明、冨田貴和子、岩下瑞穂、村上伸也
    • 学会等名
      第63 秋季日本歯周病学会
  • [学会発表] Characterization of the PLAP-1-GFP/CreER knock-in mouse2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Iwayama , Kiwako Tomita , Shuji Matusmoto , Mizuho Iwashita , Chiharu Fujihara , Masahide Takedachi , Satoru Yamada , Shinya Murakami
    • 学会等名
      The 68th Annual Meeting of Japanese Association for Dental Research
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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