骨組織の発生・維持・破壊を司る新規メカニズムの解明

阐明控制骨组织生成、维持和破坏的新机制

基本信息

批准号：
21H03104
负责人：
塚崎雅之
金额：
$ 11.07万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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-21H03104/
关键词：
骨代謝骨免疫破骨細胞骨膜骨芽細胞骨格幹細胞

项目摘要

本年度において、申請者は骨膜幹細胞を特異的に欠損するユニークなマウスモデルを樹立し、当該マウスでは膜性骨化のみならず内軟骨性骨化も著しく障害されることを見出した。そこで骨膜幹細胞が可溶型因子を産生することで内軟骨性骨化を制御するという仮説を立て、骨膜幹細胞に高発現する可溶型因子を探索し、Ihhを同定した。Ihhのコンディショナルノックアウトマウスの表現型解析から、骨膜幹細胞の産生するIhhは成長版軟骨に存在する骨格幹細胞に作用しており、生後の骨形成において解剖学的局在の異なる幹細胞同士のクロストークが重要であることを見出した（Tsukasaki et al., Nature Communications 2022）。また申請者は近年、破骨細胞分化誘導系の時系列に沿ってsingle cell RNA-seq (scRNA-seq) を行い、機械学習アルゴリズムを用いた擬似時間（pseudotime）解析を行うことで、破骨細胞分化は多段階の分化ステップに分類でき、各ステージで分化経過が遺伝子レベルで精密に制御を受けていることを見出した（Tsukasaki et al., Nature Metabolism 2020）。シングルセル解析のデータから、破骨細胞分化ステージそれぞれに重要と考えられる新規遺伝子候補のリストを作成し、特に分化の最終段階で発現が上昇する機能未知・未命名の新規遺伝子を同定した。当該因子のコンディショナル欠損マウスでは破骨細胞分化が著しく障害されており、破骨細胞の最終分化に必須の新たな遺伝子を同定した。

在今年，申请人建立了一种独特的小鼠模型，该模型特别缺乏骨膜干细胞，发现不仅膜骨化，而且内侧软骨骨化也受到了小鼠的显着损害。因此，我们假设骨膜干细胞通过产生可溶性因子来调节骨软骨的骨化，并搜索在骨膜干细胞中高度表达的可溶性因子，并鉴定出IHH。对IHH的条件基因敲除小鼠的表型分析表明，骨膜干细胞产生的IHH作用于生长软骨中存在的骨骼干细胞，并且在不同解剖学定位的干细胞之间串扰在产后骨形成中很重要（Tsukasaki等人（Tsukasaki等）（Tsukasaki等人，Nature Communiction 20222222）。 In addition, in recent years, the applicant performed single cell RNA-seq (scRNA-seq) along the time series of osteoclast differentiation inducing systems, and pseudo-time analysis using machine learning algorithms, and found that osteoclast differentiation can be classified into multiple differentiation steps, and that the differentiation process is precisely controlled at each stage at the gene level (Tsukasaki et al., Nature Metabolism 2020）。从单细胞分析的数据中，我们创建了一个新基因列表，这些新基因被认为对破骨细胞分化的每个阶段都很重要，并鉴定出具有未知功能和未知表达的新基因，尤其是在分化的最后阶段。在缺乏因子条件的小鼠中，破骨细胞分化显着损害，并且发现了末端破骨细胞分化必不可少的新基因。