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2019 年度 実施状況報告書

シングルセル解析手法を用いた骨髄間質細胞の機能の解明と骨再生療法への応用

研究課題

研究課題/領域番号 19K19236
研究機関長崎大学

研究代表者

松下 祐樹  長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 客員研究員 (00713827)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード軟骨原基 / 傍軟骨膜 / 骨髄間質細胞 / 細胞系譜追跡 / シングルセル解析
研究実績の概要

骨髄間質細胞は胎生期の軟骨原基やその周囲の傍軟骨膜の細胞に由来すると言われているが、異なる発生起源を持つ骨髄間質細胞が、生体骨髄においてどのような機能的な違いを持つかに関しての詳細は未だ明らかにされていない。また骨髄間質細胞は多様な細胞集団であると考えられるが、不均質性の詳細に踏み込んだ報告はない。このような学術的「問い」から以下の研究を行った。
1)軟骨原基標識CreERマウス、傍軟骨膜標識CreERマウスの作出。
上記マウスにtdTomatoレポーターマウスを掛け合わせて、タモキシフェン誘導による軟骨原基細胞と傍軟骨膜細胞の細胞系譜追跡を行った。タモキシフェン投与時期(E10.5、E12.5、E14.5)、組織解析時期(E11.5、E13.5、E15.5、E18.5、P0、P7、P21、P90)を決め、軟骨原基細胞と傍軟骨膜細胞の挙動を詳細に解析した。その結果、タモキシフェンE12.5投与により、これら2種類のマウスは互いにほぼ完全に異なる発現パターンを示し、さらに系譜追跡によって成体における骨髄間質細胞の分布も異なることが明らかとなった。
2)軟骨原基細胞と傍軟骨膜細胞の骨髄間質細胞への貢献。
前述の1)の実験により胎生期の軟骨原基細胞と傍軟骨膜細胞がともに成体の骨髄間質細胞に寄与することが明らかとなったため、細胞起源の違いによる骨髄間質細胞の占有率をフローサイトメトリーにて解析した。

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

当初の研究計画通り順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

2019年度の研究成果により、軟骨原基細胞と傍軟骨膜細胞の時期特異的な細胞系譜を詳細に明らかにすることができた。2020年度は由来の異なる骨髄間質細胞の成体における機能の違いを明らかにしていく。具体的には胎生期軟骨原基細胞と傍軟骨膜細胞由来の成体骨髄間質細胞をそれぞれセルソーティングにより採取して、bulk RNA-seqとシングルセルRNA-seqを行うことで、起源の異なる骨髄間質細胞の多様性、トランスクリプトームの違いを明らかにする。さらに、tdTomatoで標識された成体マウスに対して、骨折や、骨形成促進薬を投与することにより、これらの骨髄間質細胞がどのように再生骨や誘導された骨に寄与するのかを解析する。

次年度使用額が生じた理由

ほぼ当初の計画通りに資金管理を行うことができた。予想以上に研究が順調に進んだため、マウスのロスを少なくすることができ次年度使用が生じたが、2020年度のシークエンス使用料の一部や抗体購入に使用する予定である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] University of Michigan/Harvard University/Washington University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Michigan/Harvard University/Washington University
    • 他の機関数
      1
  • [雑誌論文] A Wnt-mediated transformation of the bone marrow stromal cell identity orchestrates skeletal regeneration2020

    • 著者名/発表者名
      Matsushita Yuki、Nagata Mizuki、Kozloff Kenneth M.、Welch Joshua D.、Mizuhashi Koji、Tokavanich Nicha、Hallett Shawn A.、Link Daniel C.、Nagasawa Takashi、Ono Wanida、Ono Noriaki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 ページ: 332

    • DOI

      10.1038/s41467-019-14029-w

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Microsurgical Anatomy of the Superior Wall of the Mandibular Canal and Surrounding Structures: Suggestion for New Classifications for Dental Implantology2019

    • 著者名/発表者名
      Iwanaga Joe、Anand Mahindra Kumar、Jain Mitesh N.、Nagata Mizuki、Matsushita Yuki、Ibaragi Soichiro、Kusukawa Jingo、Tubbs R. Shane
    • 雑誌名

      Clinical Anatomy

      巻: 33 ページ: 223~231

    • DOI

      10.1002/ca.23456

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A three‐dimensional analysis of primary failure of eruption in humans and mice2019

    • 著者名/発表者名
      Tokavanich Nicha、Gupta Aditi、Nagata Mizuki、Takahashi Akira、Matsushita Yuki、Yatabe Marilia、Ruellas Antonio、Cevidanes Lucia、Maki Koutaro、Yamaguchi Tetsutaro、Ono Noriaki、Ono Wanida
    • 雑誌名

      Oral Diseases

      巻: 26 ページ: 391~400

    • DOI

      10.1111/odi.13249

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Single-Cell Analysis of the Liver Epithelium Reveals Dynamic Heterogeneity and an Essential Role for YAP in Homeostasis and Regeneration2019

    • 著者名/発表者名
      Pepe-Mooney Brian J.、Dill Michael T.、Alemany Anna、Ordovas-Montanes Jose、Matsushita Yuki、Rao Anuradha、Sen Anushna、Miyazaki Makoto、Anakk Sayeepriyadarshini、Dawson Paul A.、Ono Noriaki、Shalek Alex K.、van Oudenaarden Alexander、Camargo Fernando D.
    • 雑誌名

      Cell Stem Cell

      巻: 25 ページ: 23~38.e8

    • DOI

      10.1016/j.stem.2019.04.004

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Growth Plate Borderline Chondrocytes Behave as Transient Mesenchymal Precursor Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Mizuhashi Koji、Nagata Mizuki、Matsushita Yuki、Ono Wanida、Ono Noriaki
    • 雑誌名

      Journal of Bone and Mineral Research

      巻: 34 ページ: 1387~1392

    • DOI

      10.1002/jbmr.3719

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Notch effector Hes1 marks early perichondrial progenitor cells in endochondral bone development2020

    • 著者名/発表者名
      Matsushita Yuki、Ono Noriaki
    • 学会等名
      Gordon Research Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Notch effector Hes1 marks early perichondrial progenitor cells in endochondral bone development2020

    • 著者名/発表者名
      Matsushita Yuki、Ono Noriaki
    • 学会等名
      Gordon Research Seminar
    • 国際学会
  • [学会発表] Single-cell analysis unveils unique cell plasticity of native bone marrow stromal cells in bone regeneration2019

    • 著者名/発表者名
      Matsushita Yuki、Ono Noriaki
    • 学会等名
      American Society for Bone and Mineral Research, 41st Annual Meeting
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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