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Bone and tooth differentiation induced by BMP and rapamycin

BMP和雷帕霉素诱导骨和牙齿分化

基本信息

批准号：
19K10177
负责人：
大井田新一郎
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Tsurumi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

骨および歯の形成へのBMPとラパマイシンの相互作用を調べるため引き続き以下の実験を繰り返し行い結果の再現性を確認した。骨の形成に関しては、マウスの筋由来の骨芽細胞系株細胞(C2C12)を用いて実験を行った。アルカリホスファターゼ(ALP)を指標として骨芽細胞への分化誘導能を検討し、リン酸およびカルシウムの測定により硬組織形成の促進効果を検討した。その結果、BMPおよびラパマイシンはそれぞれ単独でもALP活性を上昇させ、石灰化を促進した。以上の結果から、BMPとラパマイシンは未分化細胞を骨芽細胞へと分化させ、さらに硬組織形成に至る高度な分化を促進することが確認された。また、BMPとラパマイシンを同時に投与すると著しい相乗効果が認められた。これらの骨芽細胞への分化誘導効果はBMPもしくはラパマイシンの阻害剤で明確に阻害された。歯の形成については、ブタ歯髄由来の象牙芽細胞様株細胞(PPU-7)を用いた３次元培養とマウスの歯胚を用いた器官培養の2種類の方法でその効果を検討した。その結果PPU-7を用いた３次元培養ではBMPにより細胞塊は球形に大きく成長し、非脱灰標本では厚い細胞層に囲まれて中心部に有機質を含む石灰化組織が観察された。ラパマイシンを投与すると中心部の石灰化はさらに促進するが、周りの細胞層は薄くなり球形細胞塊は小さく縮小した。またマウスの歯胚を用いた器官培養でも同様の効果が認められた。これらの効果はBMPとラパマイシンの阻害剤で明確に阻害された。以上の結果から、BMPとラパマイシンは未分化細胞から骨芽細胞および歯の象牙芽細胞への分化とさらに高度な分化機能である硬組織形成を促進するとが示唆された。今後引き続きこれらの作用の分子メカニズムを検討する計画である。

To confirm the reproducibility of the results of the interaction between the BMP and the tooth. The bone bud cell line (C2C12), which is involved in bone formation and the origin of the tendons, is used in practice. The differentiation induction ability of bone bud cells was studied by using ALP as an index, and the promotion effect of hard tissue formation was studied by using ALP as an index. As a result, BMP activity increased and calcification increased. The above results confirm that the differentiation of undifferentiated cells and bone bud cells is promoted. The two sides of the border are facing each other. The differentiation of bone bud cells was induced by BMP, and the inhibition of BMP was determined. The results of three dimensional culture and two kinds of organ culture of tooth embryo were studied. The results of PPU-7 in three-dimensional culture were as follows: BMP, spherical cell mass, large growth, thick cell layer, central organic matter, calcified tissue, etc. The calcareousness of the central part of the cell is promoted and the spherical cell mass is reduced. It's the same thing. The results of BMP and its resistance to damage are clear. The above results show that BMP can promote the differentiation of undifferentiated cells, bone bud cells and ivory bud cells, and promote the formation of hard tissues. In the future, we will discuss the molecular mechanism of the action of the drug.