骨と骨髄の発生における未分化間葉系細胞の分化運命決定機序の解析

骨及骨髓发育过程中未分化间充质细胞分化命运决定机制分析

• 批准号: 21K08417
• 负责人: 住谷 瑛理子
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: The University of Tokyo (2022)Kyushu University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K08417/
• 关键词: 骨髄ストローマ細胞; 骨髄発生; RANKL; 発生; 細胞分化; 骨髄の発生; 未分化間葉系細胞; 骨芽細胞

哺乳類の主要な造血の場である骨髄を構成する骨髄ストローマ細胞は、造血幹細胞の維持に働く細胞集団であることが知られているが、発生学的な出自については十分に解明されていない。本研究は胎児期に出現する最初期の骨髄ストローマ細胞の起源と分化系譜を解析することで骨髄造血環境が構築される機序の解明を目指す。これまでの研究において胎齢15日(E15)のマウス胎仔軟骨膜に局在するRANKL発現細胞（E15-RANKL陽性細胞）を見出し、この細胞が発生の進行に伴いOsx陽性骨芽細胞やLepR陽性骨髄ストローマ細胞を含む複数の間葉系細胞種に分化する未分化な細胞であることを明らかにした。そこでこの未分化細胞の性状を知るために、E15-RANKL陽性細胞を一細胞RNA-seq法により解析したところ、E15-RANKL陽性細胞は「骨芽細胞様の幼若細胞」「骨髄ストローマ細胞様の幼若細胞」など５種類のクラスターに大別できることが分かった。この結果はE15-RANKL陽性細胞がすでに分化の方向性が定まった細胞集団であることを示唆する。一方、E15-RANKL陽性細胞の中にはRANKLを高発現する細胞集団が存在することが分かった。このRANKL高発現細胞は細胞外基質の分解に関わるMMP類を産生すること、軟骨と骨髄の境界に局在すること、膜タンパク質Xを特異的に発現することが明らかになった。またX発現細胞特異的にRANKLを欠損したマウスでは、E15において破骨細胞や一次骨化中心の形成遅延がみられた。本研究により胎仔の骨髄ストローマ細胞前駆細胞や骨髄の発生に寄与するRANKL高発現細胞を新たに見出した。今後、これらの幼若細胞と分化の進んだ骨髄ストローマ細胞の系譜関係、分化の分子メカニズムや造血への寄与を明らかにすることで骨髄発生に関する基盤的知見を得ることを目指す。

构成骨髓的髓样细胞是哺乳动物中的主要造血部位，已知是一种可维持造血干细胞的细胞群，但尚未完全了解胚胎的起源。这项研究旨在通过分析出现在胎儿阶段的最早的髓样细胞的起源和分化谱系来构建骨髓环境的机制。 Previous studies have discovered RANKL-expressing cells (E15-RANKL-positive cells) localized to the perforestus of the mouse at 15 days of gestational age (E15), and revealed that this cell is an undifferentiated cell that differentiates into multiple mesenchymal cell types, including Osx-positive osteoblasts and LepR-positive myeloid stromal cells as development progresses.为了找出这些未分化的细胞的特性，使用单细胞RNA-SEQ方法分析E15-秩阳性细胞，发现E15- rankl阳性细胞可以大致分为五个簇，包括“骨细胞状的幼虫细胞”和“骨髓质质细胞”和“骨髓状基质细胞”。该结果表明E15-秩阳性细胞已经是一个细胞群，其定义方向是分化的。另一方面，发现有一个细胞群在E15- rankl阳性细胞中表达RANKL。 It has been revealed that these high-expressing RANKL cells produce MMPs involved in degradation of extracellular matrix, localize at the boundary between cartilage and bone marrow, and specifically express membrane protein X. Furthermore, mice that specifically lacked RANKL in X-expressing cells showed delayed formation of osteoclasts and primary ossification centers at E15.这项研究发现了新的RANKL高表达细胞，这些细胞有助于胎儿骨髓基质细胞祖细胞和骨髓的发展。将来，我们旨在通过阐明这些少年细胞与高度分化的髓样细胞，分化的分子机制以及对造血剂的贡献来获得有关髓样发育的基本知识。

项目成果

RANKL+ cells in the primary ossification center contributes to perinatal bone marrow development

原发骨化中心的 RANKL 细胞有助于围产期骨髓发育

• 发表时间: 2021
• 作者: Eriko Sumiya;Shinichiro Sawa
• 通讯作者: Shinichiro Sawa

Cartilage-degrading cells in the primary ossification center contributes to perinatal bone marrow development

原发骨化中心的软骨降解细胞有助于围产期骨髓发育

• 发表时间: 2022
• 作者: Eriko Sumiya;Shinichiro Sawa
• 通讯作者: Shinichiro Sawa

一次骨化中心に出現する胎仔RANKL陽性細胞は骨芽細胞および骨髄ストローマ細胞へ分化することで骨の発生に寄与する

出现在初级骨化中心的胎儿 RANKL 阳性细胞通过分化为成骨细胞和骨髓基质细胞来促进骨骼发育。

• 发表时间: 2022
• 作者: 住谷瑛理子;澤新一郎
• 通讯作者: 澤新一郎

一細胞遺伝子発現解析を活用した骨髄発生に寄与する新規細胞集団の同定

使用单细胞基因表达分析鉴定有助于骨髓发育的新细胞群

• 发表时间: 2023
• 作者: Shinpei Harada;Daigo Hashimoto;Hajime Senjo;Kazuki Yoneda;Zixuan Zhang;Xuanzhong Chen;Ryo Kikuchi;Masahiro Chiba;Hiroyuki Ohigashi;Takahide Ara;Masao Nakagawa;Masashi Suganuma;Rick C. Tsai;and Takanori Teshima;住谷瑛理子
• 通讯作者: 住谷瑛理子