変形性関節症におけるＥｘｏｓｏｍｅの役割と治療応用

• Project/Area Number: 14J05729
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Orthopaedic surgery
• Research Institution: The University of Tokyo (2016); Hiroshima University (2014-2015)
• Principal Investigator: 石飛 博之 東京大学, 大学院総合文化研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 変形性関節症 / Exosome / microRNA / 運動器疾患

Outline of Annual Research Achievements

我々は、新たな遺伝子制御因子として、microRNA(以下、miRNA)を含むExosomeに着目し、変形性関節症(以下、OA)を中心とした運動器疾患とExosomeの関連性について研究を進めてきた。これまでの成果として、新たなOA疾患メカニズムとして、健常者由来滑膜細胞に比べ、OA患者由来の滑膜細胞、IL-1β刺激下のOA様滑膜細胞から採取したExosomeは、血管新生能、軟骨変性能があること、その責任因子としてExosome中のmiRNAを同定した(1年目)。
合成miRNAを過剰に発現させることで得られたExosomeを別の細胞に添加すると細胞内に取り込まれ機能すること、また、筋損傷モデルマウスに対し、Exosomeの局所投与を行い、骨格筋の早期修復効果を報告した(2年目)。
2年目の成果を応用し、OAや骨折といった運動器損傷の治療効果について検討を行った。OAに対し有効であると推測されるmiRNAを間葉系幹細胞などに導入し、Exosome型miRNAとして分泌させたExosomeの治療効果を検証したところ、OAの抑制効果が観察された。メカニズムとして、関節内の軟骨組織で投与したmiRNAの発現が高くなっていることが示唆されており、結果、OA病態の抑制に繋がっていると考えられる。さらに、Exosome分泌低下が予測されるCD9欠損マウスに対し、骨折モデルを作製した実験からExosomeが骨折治癒に関与していることを報告した(3年目)。
今後の課題として、各組織におけるエクソソームの分泌調節機構を明らかにすること、ヒトの生体試料等とこれまでの成果を包括的に検討し、さらに研究を進めていきたい。本研究は、OA発症の新たな制御機構の解明とOAを含めた運動器疾患の治療応用につながると考えられる。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Carnosic acid protects starvation-induced SH-SY5Y cell death through Erk1/2 and Akt pathways, autophagy, and FoxO3a. (2016)
  • Author(s): Shibata S, Ishitobi H, Miyaki S, Kawaoka T, Kayashima T, Matsubara K.
  • Journal Title: International Journal of Food Sciences and Nutrition Volume: 8 Issue: 8 Pages: 977-982
  • DOI: 10.1080/09637486.2016.1208734
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes Promote Fracture Healing in a Mouse Model (2016)
  • Author(s): TAISUKE FURUTA, SHIGERU MIYAKI, HIROYUKI ISHITOBI, TOSHIHIKO OGURA, YOSHIO KATO, NAOSUKE KAMEI, KENJI MIYADO, YUKIHITO HIGASHI, MITSUO OCHI
  • Journal Title: STEM CELLS TRANSLATIONALMEDICINE Volume: 5 Issue: 12 Pages: 1620-1630
  • DOI: 10.5966/sctm.2015-0285
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] <b>The role of tetraspanin CD9 in osteoarthritis using three different mouse </b><b>models </b> (2016)
  • Author(s): Sumiyoshi N, Ishitobi H, Miyaki S, Miyado K, Adachi N, Ochi M.
  • Journal Title: Biomedical Research Volume: 37 Issue: 5 Pages: 283-291
  • DOI: 10.2220/biomedres.37.283
  • NAID: 130005432956
  • ISSN: 0388-6107, 1880-313X
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mesenchymal-stem-cell-derived exosomes accelerate skeletal muscle regeneration (2015)
  • Author(s): Nakamura Y, Miyaki S, Ishitobi H, Matsuyama S, Nakasa T, Kamei N, Akimoto T, Higashi Y, Ochi M.
  • Journal Title: FEBS Letters Volume: May 8;589(11) Pages: 1257-65
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Exosomes from IL-1β stimulated synovial fibroblasts induce osteoarthritic changes in articular chondrocytes (2014)
  • Author(s): Kato T, Miyaki S, Ishitobi H, Nakamura Y, Nakasa T, Lotz MK, Ochi M.
  • Journal Title: Arthritis Res Ther Volume: 4 August Issue: 4 Pages: 163-174
  • DOI: 10.1186/ar4679
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 老化促進マウスにおけるカルノシン酸の肝臓及び腎臓保護効果 (2017)
  • Author(s): 柴田紗知,石飛博之,奥田真友美,味八木茂,萱島知子,川岡知博,松原主典
  • Organizer: 日本農芸化学会
  • Place of Presentation: 京都女子大学,ウェスティン都ホテル京都(京都府京都市東山区)
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] 老化促進マウスにおけるカルノシン酸の長期間経口摂取による脳機能及び運動機能への影響 (2016)
  • Author(s): 松原主典,柴田紗知,石飛博之,味八木茂,萱島知子,川岡知博
  • Organizer: 日本抗加齢学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜会議センター(神奈川県横浜市西区)
  • Year and Date: 2016-06-10
• [Presentation] 間葉系幹細胞由来エクソソームは新たな組織再生因子である (2016)
  • Author(s): 味八木茂、古田太輔、中邑祥博、石飛博之、越智光夫
  • Organizer: 第15回日本再生医療学会総会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場（大阪市北区）
  • Year and Date: 2016-03-17
• [Presentation] MSC由来エクソソームによるマウスモデルの骨折治癒の促進の検討 (2015)
  • Author(s): 古田太輔、味八木茂、石飛博之、越智光夫
  • Organizer: 第30回日本整形外科学会基礎学術集会
  • Place of Presentation: 富山国際会議場他（富山市大手町）
  • Year and Date: 2015-10-22
• [Presentation] MSC由来エクソソームによるマウスモデルの骨折治癒の促進の検討 (2015)
  • Author(s): 古田太輔、味八木茂、石飛博之、越智光夫
  • Organizer: 第33回日本骨代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-07-23
• [Presentation] Carnosic acid induces heme oxygenase-1 and suppresses proteoglycan relase Osteoarthritis Research Society Internationa (2015)
  • Author(s): Ishitobi H, Sachi S, Yamasaki S, Miyaki S, Matsubara K
  • Organizer: 2015 Osteoarthritis Research Society International (OARSI)
  • Place of Presentation: Washington State Convention Center, Seattle(U.S.A.)
  • Year and Date: 2015-04-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] IL-1β刺激滑膜由来のexosomeは変形性関節症様の変化を誘導する (2014)
  • Author(s): 石飛博之、味八木茂、加藤智弘、中邑祥博、中佐智幸、M Lotz、越智光夫
  • Organizer: 第6回 日本RNAi研究会
  • Place of Presentation: 広島
  • Year and Date: 2014-08-28
• [Funded Workshop] 2015 Osteoarthritis Research Society International (OARSI) (2015)
  • Place of Presentation: Washington State Convention Center, Seattle(U.S.A.)
  • Year and Date: 2015-04-30