「光」で骨を造る：革新的な骨再生療法の創出

用“光”筑骨：创新骨再生疗法

基本信息

批准号：
19K22701
负责人：
小野卓史
金额：
$ 3.99万
依托单位：
Tokyo Medical and Dental University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-06-28 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

在正畸治疗中，牙齿运动涉及成骨细胞骨形成和破骨细胞骨吸收，因此控制牙槽骨重塑很重要。最近的研究还表明，从破骨细胞到成骨细胞存在反向信号，如果可以人为地诱导破骨细胞分化，则可能是一种前所未有的革命治疗，可以加速牙齿的运动并短短治疗时间。到目前为止，我们一直在研究一项通过打开和关闭光照射（称为光遗传学）来控制细胞活动的技术。通过使用光遗传学，可以通过光照射在空间和时间上自由操纵细胞。因此，在这项研究中，我们专注于破骨细胞，这些破骨细胞在骨骼重塑中具有重要作用，并试图通过使用新开发的光遗传学工具来控制细胞内信号传导来诱导破骨细胞分化。创建了一种光遗传学工具，该工具允许光线操纵参与破骨细胞分化和成熟的细胞内信号，并使用逆转录病毒引入破骨细胞祖细胞。稳定表达细胞中培养过程中的光照射光是诱导破骨细胞的分化。分化诱导后，通过陷阱染色确认了多核细胞，这是破骨细胞分化的指标，定量PCR显示出基因表达的变化，这是细胞分化的标志。此外，已经证实它吸收用作骨基质的磷酸钙晶体，并被证明具有成熟的破骨细胞的功能特性。