論文サマリー

歯根膜線維芽細胞（PDLCs）には骨格幹/前駆細胞 (SSPCs) が含まれており、歯周組織の維持に寄与することが知られている。これまでに、レプチン受容体陽性 (Lepr^＋) PDLCsは、骨芽細胞やセメント芽細胞へ分化する能力を有するSSPCs として報告されている。しかしながら、Lepr^＋PDLCs の特徴については未だ十分に明らかにされていない。そこで本研究では、Lepr^＋PDLCsの分化機構と、SSPCとしての長期的な維持機構ならびに修復骨への寄与を検討することで、Lepr^＋PDLCsが歯周組織の恒常性維持に果たす役割を明らかにすることを目的とした。

Lepr^＋PDLCsの遺伝子プロファイルを明らかにするため、Lepr-Cre; ROSA26-tdTomato(R26-Tom); Runx2-GFPマウスを用いて歯根膜組織のシングルセルRNAシーケンス解析を行った。その結果、Lepr^＋PDLCsは Runx2陽性と陰性の2つの集団から構成され、Runx2陰性細胞ではThy1の発現が認められた。一方、両集団において既報の歯根膜SSPC マーカーである Axin2 、Gli1、Acta2 の特異的な発現は認められなかった。さらに、擬時間解析により、Runx2陰性のLepr^＋PDLCs がRunx2の発現上昇を伴いながら骨芽細胞やセメント芽細胞に分化することが示された (図1)。

図1：Lepr^＋歯根膜細胞はRunx2の上昇を伴いながらセメント芽細胞・骨芽細胞に分化する。Lepr-Cre; ROSA26-tdTomato; Runx2-GFPマウスの歯根膜組織のシングルセルRNA-seq解析を行った。Lepr^＋歯根膜細胞 (歯根膜4, 歯根膜6) はSSPCマーカーであるApod、Gygb、Mfap5を発現しており、Thy1は歯根膜6に特異的に発現していた。一方、他の歯根膜SSPCマーカーであるAxin2、Gli1、Acta2の特異的な発現は認められなかった。擬時間解析に結果、Lepr^＋Runx2－PDLCsはRunx2の発現上昇を伴いながら、セメント芽細胞・骨芽細胞に分化することが示された。

タモキシフェン誘導性のLepr-CreERマウスを用いてLepr⁺PDLCsの長期的な動態解析を行った結果、これらの細胞は歯根膜組織内で長期間維持されながら、徐々に増加することが明らかとなった。一方で、Lepr^＋PDLCsは歯槽骨の骨細胞やセメント細胞へ分化したが、Lepr^＋骨細胞は2カ月をピークに、Lepr^＋セメント細胞は半年をピークに増加し、その後減少に転じた。特に、Lepr^＋セメント細胞は１年後には認められなかった。これらの結果は、Lepr^＋PDLCsが歯槽骨とセメント質の恒常性維持に寄与する一方、その寄与は長期的には限定的であることを示している。

さらに、抜歯後の骨修復におけるLepr^＋PDLCsの機能を解析するため、Lepr-CreER; R26-TomマウスおよびLepr-Cre; ROSA26-DTR/Tomマウスを用いて、Lepr^＋細胞の細胞系譜解析と枯渇実験を行った。その結果、Lepr^＋PDLCsは抜歯窩の修復骨細胞に分化するものの、その寄与は限定的であることが明らかとなった 。

以上の結果から、Lepr^＋PDLCs は歯周硬組織に寄与する一方、その機能は加齢とともに低下し、また、抜歯後の骨修復への寄与も限定的であることが明らかとなった。これは、歯周組織の恒常性維持および組織修復は、他の SSPCs が機能的に補完している可能性を示唆する。

著者コメント

本研究でのシングルセルRNA-seq解析の結果から、Lepr＋PDLCsは、骨芽細胞やセメント芽細胞と比較してRANKLの発現が高い傾向にあり、破骨細胞分化を誘導する可能性が示唆されました。現在は、本研究をさらに発展させ、炎症環境下や矯正的歯の移動時におけるLepr＋PDLCsの破骨細胞分化誘導能の解析を進めています。

最後に、本研究をご指導いただきました、東京歯科大学口腔科学研究センター教授の溝口利英先生をはじめ、本研究にご協力いただいた共著者の先生方、サポートいただいた皆様に、心より感謝申し上げます。

設樂 沙月（東京歯科大学 薬理学講座）

2026年6月30日