「光」で骨を造る：革新的な骨再生療法の創出

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矯正歯科治療における歯の移動は、骨芽細胞による骨形成と破骨細胞による骨吸収が関わっており、歯槽骨のリモデリングを制御することが重要である。最近の研究では、破骨細胞から骨芽細胞への逆シグナルが存在することも明らかとなっており、破骨細胞分化を人工的に誘導できれば歯の移動を加速し治療期間を短縮するというこれまでにない画期的な治療法となりうる。これまで我々は、オプトジェネティクスとよばれる光照射のオンオフによって細胞の活動を制御する技術について研究を重ねてきた。オプトジェネティクスを用いることで光照射によって細胞を時空間的に自由に操作することが出来る。そこで、本研究では骨のリモデリングにおいて重要な役割を持つ破骨細胞に着目し、新規に開発したオプトジェネティクスツールを用いて細胞内シグナル伝達を制御することで破骨細胞分化の誘導を試みた。破骨細胞の分化・成熟に関わる細胞内シグナルを光で操作できるオプトジェネティクスツールを作成し、破骨前駆細胞にレトロウイルスを用いて導入した。安定発現した細胞において、培養中に光を照射することで破骨細胞の分化誘導を行った。分化誘導後は破骨細胞分化の指標となるTRAP染色で多核化した細胞を確認し、定量PCRで細胞分化マーカーとなる遺伝子発現の変化をが認められた。さらに、骨基質となるリン酸カルシウム結晶を吸収することを確認し、機能的にも成熟破骨細胞の性質を持つことが示された。