株化歯根膜幹細胞の樹立と骨芽細胞分化メカニズムの解明

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歯根膜に多分化能を有する組織幹細胞（歯根膜幹細胞）が存在することが明らかにされているが、歯根膜幹細胞の骨芽細胞への分化メカニズムは不明な点が多い。近年、Cre-loxPシステムを用いた細胞系譜解析でα-平滑筋アクチン (SMA)、Axin2、Gli1、レプチン受容体 (LepR) を発現する歯根膜細胞が、組織修復時に骨芽細胞へ分化することが示された。従って、これら4種の遺伝子は歯根膜幹細胞のマーカーとして有用であると考えられる。しかし、歯周組織再生時における歯根膜幹細胞の骨芽細胞への分化メカニズムについては、これまでほとんど検討されてこなかった。本年度はGli1-CreERT2/ROSA26-loxP-stop-loxP-tdTomato (iGli1/Tomato)マウスの上顎第一臼歯を近心へ矯正移動、あるいは抜歯した際の骨形成に対するGli1陽性細胞の機能を検討した。矯正移動の実験では、牽引側の歯根膜においてGli1陽性細胞が骨芽細胞へ分化し、新生骨を添加的に形成することが明らかになった。一方、圧迫側の歯根膜ではGli1陽性細胞が線維芽細胞へ分化し、歯根膜線維の改変に寄与することが示された。また、抜歯後の抜歯窩においても、抜歯後も残存した歯根膜のGli1陽性細胞が骨芽細胞へ分化することが観察された。Gli1-CreERT2/Rosa26-loxP-stop-loxP-tdDTA (iGli1/DTA)マウスでGli1陽性細胞を枯渇させたマウスで同様に抜歯をすると、抜歯窩の骨形成が著しく減少した。さらに、これらの骨芽細胞分化過程においては、Gli1陽性細胞の子孫細胞がBMP4を分泌し、リン酸化Smad1/5/8の発現が上昇したことから、Gli1陽性細胞の骨芽細胞分化にはBMPシグナリングが関与することが推察された。