新規光遺伝学ツールを用いた破骨細胞分化メカニズムの解明

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本研究は破骨前駆細胞に光遺伝学ツールを導入し、光照射により細胞分化を誘導し成熟破骨細胞を作り出すことを目的としている。前年、レトロウイルスベクターにより光遺伝学ツールを導入した破骨前駆細胞（光応答細胞）の培養中に特定の条件で光照射を行うことで、酒石酸抵抗性酸性ホスファターゼ(TRAP)活性をもつ破骨細胞が得られることを確認した。TRAP陽性は破骨細胞分化のマーカーとして広く利用されている。本年度は、光応答細胞の分化の状態を遺伝子発現と破骨細胞の機能という２つの観点から詳細に解析した。発現している遺伝子の状態は定量PCRにより解析した。TRAPやMmp9など成熟破骨細胞で発現が上昇することが良く知られている遺伝子群について解析したところ、光応答細胞においてもこれら遺伝子群の発現量の増加が確認された。つまり得られた細胞は発現遺伝子レベルでも成熟破骨細胞の特徴を示していることが明らかになった。また破骨細胞特有の機能として骨吸収能があり、これをピットフォーメーションアッセイにより解析した。このアッセイでは培養皿をリン酸カルシウムでコーティングしておき、培養した破骨細胞に骨吸収能があれば、リン酸カルシウムの結晶が溶かされ、丸い跡が残る。光応答細胞の分化を光により誘導したところ、リン酸カルシウムの結晶が溶かされた痕跡が培養皿に広く観察された。このことから機能の側面から見ても、得られた細胞は破骨細胞の特徴を有していることが確認された。以上のように、作成した光応答細胞は光により分化誘導を行うと、発現遺伝子においても、機能の面でも成熟破骨細胞の特徴をもつ細胞になることが明らかになった。