時計遺伝子に着目したメカニカルストレスによる骨オルガノイド作製方法の開発

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iPS細胞は、歯槽骨の再生医療に用いる理想的な幹細胞源として期待が寄せられている。また、iPS細胞は、試験管内で三次元組織構造体（オルガノイド）へ分化させることができるため、再生医療だけではなく、器官形成や組織形成のモデルとして有用であることから、病態解明や新薬評価ツールとしても注目されている。iPS細胞のオルガノイド形成能は、小分子化合物や成長因子の他に、機械的刺激などの外的環境因子やバイオマテリアルによって影響を受けることが知られている。本研究では、機械的刺激によって骨芽細胞分化誘導過程のiPS細胞内の時計遺伝子発現リズムが調整され、骨オルガノイド形成に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。初年度は、接着培養での骨芽細胞分化誘導下におけるiPS細胞の時計遺伝子発現パターンの特徴を解明した。骨芽細胞誘導過程のiPS細胞が、時計遺伝子の発現パターンを獲得していく特徴を捉えために、マウスiPS細胞から胚様体作製後、プラスチック培養プレート上に播種し、骨芽細胞分化誘導培地中にて接着培養を行った。分化誘導後に、EBの時計遺伝子の発現をシンクロナイズしてから、6時間おきに48時間RNAを回収した。回収したRNAからcDNAを作製し、real time RT-PCRにて時計遺伝子ならびに骨芽細胞関連遺伝子の発現リズムと細胞の石灰化を解析した。その結果、分化誘導後のiPS細胞では、分化誘導の日数によって、１８から２４時間周期の時計遺伝子の発現リズムが生じることが明らかになった。また、iPS細胞が骨芽細胞分化誘導によって20日以降に石灰化したことが明らかとなった。