Elucidation of spatiotemporal dynamics and fates of RANKL-expressing mesenchymal cells

骨の恒常性は、破骨細胞による骨吸収と骨芽細胞による骨形成のバランスにより維持される。RANKLは破骨細胞分化に必須のサイトカインであり、膜型と可溶型の二種の形態をとるが、研究代表者はこれまで破骨細胞前駆細胞と膜型RANKLを産生する間葉系支持細胞との直接的な細胞間接触が必要であることを明らかにしてきた。一方、RANKL供給源はライフステージに伴い変化し、肥大軟骨層軟骨細胞、骨芽細胞系細胞、脂肪細胞前駆細胞、骨細胞など多岐に亘るが、その詳細な発現制御機構やRANKL発現細胞の位置的制御機構は不明である。本課題では、遺伝子改変マウスの技術を駆使し、間葉系支持細胞におけるRANKLの空間的発現解析技術を確立させ、RANKL発現の時空間的制御機構と、RANKL発現間葉系細胞の細胞性質と運命経路の解明を目指している。当該年度では、CRISPR/Cas9システムによるゲノム編集技術を用いて、RANKLレポーターマウスを作製に取り組んだ。またRANKL発現制御機構を明らかにすべく、ChIP-seqデータベースを元に各種のRANKL発現間葉系支持細胞のRANKL遺伝子座におけるエピゲノム解析を実施し、転写開始点上流に複数のH3K27acレベルの高いエンハンサー領域が存在することを見出した。関節リウマチの骨破壊では滑膜線維芽細胞がRANKLの産生源であるが、滑膜線維芽細胞特異的なエンハンサー領域(E3領域)を見出し、滑膜線維芽細胞では転写因子ETS1がE3領域を介してRANKL発現をコントールすることが確認され、骨破壊型滑膜線維芽細胞の運命決定に関する成果に繋がった (Yan et al, Nat Immunol, 2022)。

骨の恒常性は、破骨細胞による骨吸収と骨芽細胞による骨形成のバランスにより維持される。RANKLは破骨細胞分化に必須のサイトカインであり、膜型と可溶型の二種の形態をとるが、研究代表者はこれまで破骨細胞前駆細胞と膜型RANKLを産生する間葉系支持細胞との直接的な細胞間接触が必要であることを明らかにしてきた。一方、RANKL供給源はライフステージに伴い変化し、肥大軟骨層軟骨細胞、骨芽細胞系細胞、脂肪細胞前駆細胞、骨細胞など多岐に亘るが、その詳細な発現制御機構やRANKL発現細胞の位置的制御機構は不明である。本課題では、遺伝子改変マウスの技術を駆使し、間葉系支持細胞におけるRANKLの空間的発現解析技術を確立させ、RANKL発現の時空間的制御機構と、RANKL発現間葉系細胞の細胞性質と運命経路の解明を目指している。当該年度では、CRISPR/Cas9システムによるゲノム編集技術を用いて、RANKLレポーターマウスを作製に取り組んだ。またRANKL発現制御機構を明らかにすべく、ChIP-seqデータベースを元に各種のRANKL発現間葉系支持細胞のRANKL遺伝子座におけるエピゲノム解析を実施し、転写開始点上流に複数のH3K27acレベルの高いエンハンサー領域が存在することを見出した。関節リウマチの骨破壊では滑膜線維芽細胞がRANKLの産生源であるが、滑膜線維芽細胞特異的なエンハンサー領域(E3領域)を見出し、滑膜線維芽細胞では転写因子ETS1がE3領域を介してRANKL発現をコントールすることが確認され、骨破壊型滑膜線維芽細胞の運命決定に関する成果に繋がった (Yan et al, Nat Immunol, 2022)。