2021 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of the role of miRNA on the control of cellular function by ultrasound
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20K12619
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
田渕 圭章 富山大学, 学術研究部薬学・和漢系, 教授 (20322109)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷川 英之 富山大学, 学術研究部工学系, 教授 (00344698)
鈴木 信雄 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 教授 (60242476)
古澤 之裕 富山県立大学, 工学部, 准教授 (80632306)
平山 順 公立小松大学, 保健医療学部, 教授 (90510363)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 超音波 / 細胞分化 / 石灰化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，臨床で用いられているものと同じ低出力パルス超音波 (LIPUS) のマウス骨由来細胞に対する効果を検討した．
マウスMC3T3-E1前骨芽細胞様細胞を6ウエルプレートに培養し，プレートの下面からLIPUSを1日1回20分間照射した (実験用超音波照射装置，帝人ファーマ社：超音波周波数1.5 M Hz, DF: 20%，パルス繰り返し周波数: 1 kHz, 超音波有効強度: 30 mW/cm2)．骨形成分化を誘導する時には，細胞を10%ウシ胎児血清，ベータグリセロリン酸 (10 mM) とアスコルビン酸-2-リン酸 (150 μM) 含有MEMα培地 (分化誘導培地) で培養した．
今回用いたLIPUSの20分間照射による培地の温度上昇は観察されなかった．MC3T3-E1細胞において，分化誘導の10-12日後，細胞の石灰化 (アリザリンレッド染色) 誘導とアルカリフォスファターゼ (ALP) 活性の上昇が観察された．1日1回20分間のLIPUSの照射は，対照群に比べて有意にこれらの活性を増加させた．このLIPUSの作用は，マウスATDC5軟骨前駆細胞においても観察された．
LIPUSの作用に細胞骨格アクチンフィラメント (AF) やこれと細胞外基質の結合部位である焦点接着斑 (FA) 等が関与することが示されている．MC3T3-E1において，LIPUS照射によりAF数やFA数が増加することが確認できた．また，金魚のウロコの実験系において，次世代シーケンサーを用いてLIPUS応答遺伝子の解明を行った．現在，結果を解析中である．今後，これらの現象とエクソソーム，特にmiRNA発現との間の関係を明らかにしたいと考えている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和3年度は，マウスMC3T3-E1骨芽細胞等を用いて低出力パルス超音波 (LIPUS) の分化誘導作用を明らかにすることができた．また，金魚のウロコの実験系において，次世代シーケンサーを用いたLIPUS応答遺伝子の解析が順調に進んでいる．以上より，研究は概ね良好に進捗したと判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度，骨関連の細胞や魚類のウロコを用いて，低出力パルス超音波 (LIPUS) の細胞分化や増殖に対する作用を確認し，これらの作用とエクソソームの関係を調べる．培養上清に存在するエクソソームを分離し，存在するmiRNAを同定する．エクソソーム量やmiRNA発現レベルに対するLIPUSの効果を明らかにする．また，金魚のウロコモデルにおいて，LIPUS応答遺伝子を明らかにし，それらとmiRNAとの関係を解析する．
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| Causes of Carryover |
効率的に予算を使用したので残金が生じた（約38万円）．令和4年度に消耗品費として使用予定である．
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