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【目的】骨組織には、骨形成を担う骨芽細胞以外に脂肪細胞も存在する。近年、骨芽細胞は、その近傍に存在する細胞の分化や維持を制御する役割が報告されている。しかし、骨芽細胞による間葉系幹細胞の分化制御機構の詳細は不明である。そこで、本研究では、骨芽細胞と間葉系幹細胞のin vitro共培養システムを用いて、これを検討した。
【方法】 骨芽細胞および間葉系幹細胞として，マウスMLO-A5およびC3H10T1/2を用いた。蛍光タンパク質（GFP）を安定発現するC3H10T1/2（10T-GFP）を樹立し，この細胞とMLO-A5を培養ディッシュ上で共培養した。共培養後にセルソーターを用いてGFP発現細胞（10T-GFP）を単離し，網羅的な遺伝子発現解析を行った。また、共培養した細胞の接合様式をパッチクランプアッセイを用いて解析した。
【結果】パッチクランプアッセイの結果、隣接する10T-GFP／MLO-A5間にはgap junctionの存在が示された。共培養した10T-GFPでは，骨芽細胞マーカーであるALPおよびBSPの発現量が顕著に増加した。この発現量の増加は，gap junction阻害剤によって抑制された。一方，Runx2やOsterixなどの骨芽細胞転写因子の発現量に変化は見られなかった。マイクロアレイ解析で，最も発現量が増加した上位5遺伝子のプロモーター領域には，4種類の転写因子結合配列が共通して存在しており，このうちの一つには，共培養に対する応答性が認められた。
【結論】 骨芽細胞はgap junctionを介して，間葉系幹細胞の骨芽細胞への分化を誘導する。この分化誘導は，従来から骨芽細胞分化を誘導することが知られているRunx2やOsterixなどの骨芽細胞転写因子とは異なる因子を介したものであり，新規の骨芽細胞分化誘導シグナル経路の存在が示唆される。
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