シングルセル解析と細胞系譜追跡による骨髄間質細胞の多様性と機能の解明

2023 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20KK0356
• 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), 准教授 (00713827)
• 研究期間 (年度): 2021 – 2024
• キーワード: 軟骨原基 / 軟骨膜 / 細胞系譜追跡 / シングルセル解析 / 骨髄間質細胞

研究実績の概要

骨髄は成体における主な造血の場であり、骨髄に存在する骨髄間質細胞は、造血幹細胞の維持に必須な細胞として造血幹細胞ニッチを形成するのみならず、それらの細胞自身が軟骨細胞、骨芽細胞、脂肪細胞への分化能を持ついわゆる間葉系幹細胞としての性質を備えている。一方でその起源となる細胞についての詳細は明らかにされていない。基課題の成果により、骨髄間質細胞の起源として考えられている胎生期の軟骨原基やその周囲の軟骨膜の細胞をタモキシフェン誘導性に時期特異的に標識するcreERマウスを用いることで、軟骨原基と軟骨膜由来の細胞が成長時期により異なる様式で骨髄間質細胞へ貢献し、さらに成体骨髄における分布様式も異なることを明らかにした。本国際共同研究では、基課題を発展させるべく以下の研究をおこなった。
１）軟骨原基やその周囲の軟骨膜の細胞を標識するタモキシフェン誘導性creERマウスに対して、ヘッジホッグシグナルの関与を示すためにPtch1 floxマウスを掛け合わせ表現型解析を行った。
２）軟骨原基由来、軟骨膜由来の成体骨髄間質細胞の分布を明らかにし、それぞれの骨髄間質細胞を採取しRNA-seqによって比較した。その結果軟骨原基由来の細胞は軟骨・骨芽細胞マーカーが上昇し、一方で軟骨膜由来の間質細胞は脂肪細胞マーカーの上昇が認められた。
これらの結果から、成体の骨髄の骨格系細胞は生まれる前の発生初期からその細胞系譜が厳密に制御されていることが明らかになった。

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

発生初期の細胞集団を空間的かつ一細胞レベルで解明する。

研究成果

• [雑誌論文] Endosteal stem cells at the bone‐blood interface: A double‐edged sword for rapid bone formation (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsushita Yuki、Liu Jialin、Chu Angel Ka Yan、Ono Wanida、Welch Joshua D.、Ono Noriaki
  • 雑誌名: BioEssays 巻: 46 ページ: 2300173
  • DOI: 10.1002/bies.202300173
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Multi-omics analysis in developmental bone biology (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsushita Yuki、Noguchi Azumi、Ono Wanida、Ono Noriaki
  • 雑誌名: Japanese Dental Science Review 巻: 59 ページ: 412～420
  • DOI: 10.1016/j.jdsr.2023.10.006
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Bone marrow endosteal stem cells dictate active osteogenesis and aggressive tumorigenesis (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsushita Yuki、Liu Jialin、Chu Angel Ka Yan、Tsutsumi-Arai Chiaki、Nagata Mizuki、Arai Yuki、Ono Wanida、Yamamoto Kouhei、Saunders Thomas L.、Welch Joshua D.、Ono Noriaki
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 14 ページ: 2383
  • DOI: 10.1038/s41467-023-38034-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Single-Cell RNA-Sequencing Reveals the Skeletal Cellular Dynamics in Bone Repair and Osteoporosis (2023)
  • 著者名/発表者名: Wu Sixun、Ohba Shinsuke、Matsushita Yuki
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 24 ページ: 9814～9814
  • DOI: 10.3390/ijms24129814
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hes1 marks peri-condensation mesenchymal cells that generate both chondrocytes and perichondrial cells in early bone development (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsushita Yuki、Manabe Hiroaki、Ohyama Takahiro、Nakamura Shogo、Nagata Mizuki、Ono Wanida、Ono Noriaki
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 299 ページ: 104805～104805
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2023.104805
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cellular dynamics of distinct skeletal cells and the development of osteosarcoma (2023)
  • 著者名/発表者名: Otani Shohei、Ohnuma Mizuho、Ito Kosei、Matsushita Yuki
  • 雑誌名: Frontiers in Endocrinology 巻: 14 ページ: 1181204
  • DOI: 10.3389/fendo.2023.1181204
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] The Amazing Endosteum (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuki Matsushita
  • 学会等名: Japan Sweden Workshop on Cartilage, Bone and Bone marrow
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Bone marrow endosteal stem cells coordinate active osteogenesis and tumorigenesis in young bones (2023)
  • 著者名/発表者名: Yuki Matsushita
  • 学会等名: The 71st Annual Meeting of Japanese Association for Dental Research
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考]
  • URL: https://www.de.nagasaki-u.ac.jp/dokuji/kaibou-2/