オステオポンチンの切断・重合に着目した尿路結石形成バイオマーカーの確立

• Project/Area Number: 16K11053
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Urology
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 本間 秀樹 名古屋市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 研究員 (20260789)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 郡 健二郎 名古屋市立大学, その他部局等, 学長 (30122047) ; 安井 孝周 名古屋市立大学, 大学院医学研究科, 教授 (40326153) ; 戸澤 啓一 名古屋市立大学, 大学院医学研究科, 教授 (40264733) ; 岡田 淳志 名古屋市立大学, 大学院医学研究科, 講師 (70444966) ; 濱本 周造 名古屋市立大学, 大学院医学研究科, 講師 (80551267) ; 田口 和己 名古屋市立大学, 医学(系)研究科(研究院), 研究員 (00595184)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2016: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 腎結石 / オステオポンチン / 重合 / 尿路結石 / 腎乳頭部 / バイオマーカー

Outline of Annual Research Achievements

腎結石の発症頻度は急増し、再発予防法の確立は先進国において緊急課題である。腎結石は90％の無機物質と数％の有機物質（マトリックス）から構成されている。私たちは、マトリックス成分が結石形成に重要であると考え、有機物質の成分としてオステオポンチン（OPN）を同定し、結石形成の分子機構を解明してきた。そこで、OPNノックアウトマウスを作成し、OPNは腎結石の形成を促進することを証明した。さらに、OPN遺伝子組み換えマウスでは、OPNの機能接着部位と考えられるRGD配列が、結石形成に特に関わっていることを証明した。
本研究では初めに、RGD配列の隣にあって、切断型OPNにて露出されるアミノ酸配列に対する中和抗体を作成し、腎結石形成作用を検討した。抗体投与により、マウスの腎結晶は通常のマウス腎結石と比較して、内部が細かく、小さな結晶となることがわかった。電子顕微鏡による尿細管細胞の構造も、抗体投与にて、尿細管細胞障害が抑制され、結晶の形成も認められなかった。つまりOPN抗体で結石形成量や形態形成が抑制されることを証明した。
これらの成果を踏まえ、ヒトへの臨床応用に向けた研究が必須と考え るが、結石治療の効果判定のためのバイオマーカーがないことが、新しい創薬開発にむけての大 きな課題である。本研究では、結石モデルマウスにおいて、結石形成に関わるOPN蛋白の詳細な検討を行った。まずは結石形成させた腎におけるOPNのWestern blottingを行ったところ、OPNの複数のバンドが確認でき、蛋白が重合していることがわかった、今後は、ヒトの尿中、腎組織中における切断型・重 合型 OPN を定量化し、結石形成のバイオマーカーとなりえるか調べて行く予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

OPNの重合に特異的に反応するELISAの作成がやや遅れているため。今後は、他施設との共同研究において、ELISAの作成を積極的に行う予定である。

Strategy for Future Research Activity

結石形成には、OPNの重合・切断を含めた修飾が重要な役割を果たしていることを認めた。今後は、OPNの重合に特異的に反応するELISA の構築を行い、マウスやヒトにおける反応を観察する。最終的には、結石形成のバイオマーカーになりえるかを調べる。

Research Products

• [Journal Article] Potassium-sodium citrate prevents the development of renal microcalculi into symptomatic stones in calcium stone-forming patients (2017)
  • Author(s): Unno R, Taguchi K, Okada A, Ando R, Hamamoto S, Kubota Y, Zuo L, Tozawa K,Kohri K, Yasui T.
  • Journal Title: Int J Urol. Volume: 24 Pages: 26-27
  • DOI: 10.1111/iju.13242
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Two-year-old girl with impacted ureteral stone successfully treated with a single session of combined percutaneous nephrostomy and ureteroscopy (2017)
  • Author(s): Sugino Teruaki, Hamamoto Shuzo, Unno Rei, Moritoki Yoshinobu, Hamakawa Takashi, Naiki Taku, Ando Ryosuke, Okada Atsushi, Yasui Takahiro
  • Journal Title: International Journal of Urology Volume: 24 Pages: 326-329
  • DOI: 10.1111/iju.13319
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetic Risk Factors for Idiopathic Urolithiasis: A Systematic Review of the Literature and Causal Network Analysis. (2017)
  • Author(s): Taguchi Kazumi, Yasui Takahiro, Milliner Schmautz Dawn, Hoppe Bernd, Chi Thomas
  • Journal Title: Eur Urol Focus. Volume: 3 Pages: 71-81
  • DOI: 10.1016/j.euf.2017.04.010
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Determinants of health-related quality of life for patients after urinary lithotripsy: ureteroscopic vs. shock wave lithotripsy. (2017)
  • Author(s): Hamamoto S, Unno R, Taguchi K, Naiki T, Ando R, Okada A, Inoue T, Okada S, AbdelRazek M, Kohri K, Yasui T
  • Journal Title: Urolithiasis Volume: 印刷中
  • DOI: 10.1007/s00240-017-0972-3
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] M1/M2-macrophage phenotypes regulate renal calcium oxalate crystal development. (2017)
  • Author(s): 70.Taguchi Kazumi, Okada Atsushi, Hamamoto Shuzo, Unno Rei, Moritoki Yoshinobu, Ando Ryosuke, Mizuno Kentaro, Tozawa Keiichi, Kohri Kenjiro, Yasui Takaihro
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 6 Pages: 35167-35167
  • DOI: 10.1038/srep35167
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Differential roles of peroxisome proliferator-activated receptor-α and receptor-γ on renal crystal formation in hyperoxaluric rodents. (2016)
  • Author(s): Taguchi K, Okada A, Hamamoto S, Unno R, Kobayashi T, Ando R, Tozawa K, Gao B, Kohri K, Yasui
  • Journal Title: PPAR Res Volume: 2016 Pages: 9605890-9605890
  • DOI: 10.1155/2016/9605890
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 尿路結石のベストマネージメントを目指して―形成機序から見た展望― (2018)
  • Author(s): 安井 孝周
  • Organizer: 第114回徳島県泌尿器科疾患研究会
• [Presentation] Osteopontin antibody in the suppression of kindney crystal formation in a mice model of metabolic syndrome. (2018)
  • Author(s): Sugino Teruaki, Taguchi Kazumi, Unno Rei, Tanaka Yutaro, Hamamoto Shuzo, Ando Ryosuke, Okada Atsushi, Mogami Tohru, Tozawa Keiichi, Kohri Kenjiro, Yasui Takahiro
  • Organizer: The 33rd Annual EAU Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] β3-adrenergic receptor agonist prevents kindney stone formation by suppressing inflammatory adipocytokine expression and improving antioxidant action. (2018)
  • Author(s): Sugino Teruaki, Taguchi Kazumi, Tanaka Yutaro, Unno Rei, Hamamoto Shuzo, Ando Ryosuke, Okada Atsushi, Mogami Tohru, Tozawa Keiichi, Kohri Kenjiro, Yasui Takahiro
  • Organizer: The 33rd Annual EAU Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Autophagy maintains cellular homeostasis and inhibits renal crystal formation. (2017)
  • Author(s): Unno Rei, Unno Naoko, Ota Yuya, Sugino Teruaki, Taguchi Kazumi, Hamamoto Shuzo, Ando Ryosuke, Okada Atsushi, Tozawa Keiichi, Kohri Kenjiro, Yasui Takahiro
  • Organizer: American Urological Association Annual Meeting 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A new navigation system of renal puncture for endoscopic combined intrarenal surgery: real-time virtual sonography-guided renal access. (2017)
  • Author(s): Hamamoto Shuzo, Sugino Teruaki, Unno Rei, Taguchi Kazumi, Ando Ryosuke, Okada Shinsuke, Inoue Takaaki, Okada Atsushi, Tozawa Keiichi, Yasui Takahiro
  • Organizer: American Urological Association Annual Meeting 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Identification of novel urinary risk markers of urolithiasis by using logistic and multi-nominal logit models. (2017)
  • Author(s): Okada Atsushi, Sugino Teruaki, Unno Rei, Taguchi Kazumi, Hamakawa Takashi, Hamamoto Shuzo, Ando Ryosuke, Kubota Yasue, Honma Hideki, Tozawa Keiichi, Kohri Kenjiro, Yasui Takahiro
  • Organizer: 第105回日本泌尿器科学会総会
• [Presentation] Nnt gene suppresses oxidative stress and kidney crystal deposition. (2017)
  • Author(s): Usami Masayuki, Ota Yuya, Sugino Teruaki, Unno Rei, Taguchi Kazumi, Hamamoto Shuzo, Ando Ryosuke, Okada Atsushi, Honma Hideki, Tozawa Keiichi, Kohri Kenjiro, Yasui Takahiro
  • Organizer: American Urological Association Annual Meeting 2017
• [Presentation] 腎結石患者に特異的な尿中マクロファージ関連マーカーの同定 (2016)
  • Author(s): 岡田 淳志、海野 怜、田口 和己、藤井 泰普、濵本 周造、安藤 亮介、戸澤 啓一、郡 健二郎、安井 孝周
  • Organizer: 第59回日本腎臓学会学術集会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 会議センター(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2016-06-17
• [Presentation] Identification of urinary macrophage-related factors specific to patients with calcium oxalate stones using multiplex analysis (2016)
  • Author(s): Okada Atsushi, Taguchi Kazumi, Fujii Yasuhiro, Hamamoto Shuzo, Hirose Masahito, Itoh Yasunori, Tozawa Keiichi, Sasaki Shoichi, Hayashi Yutaro, Kohri Kenjiro, Yasui Takahiro
  • Organizer: American Urological Association Annual Meeting 2016
  • Place of Presentation: San Diego(USA)
  • Year and Date: 2016-05-06
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Different roles of M1/M2 macrophage phenotype for renal crystal formation (2016)
  • Author(s): Taguchi Kazumi, Okada Atsushi, Unno Rei, Fujii Yasuhiro, Hirose Yasuhiko, Usami Masayuki, Hamamoto Shuzo, Ando Ryosuke, Itoh Yasunori, Tozawa Keiichi, Kohri Kenjiro, Yasui Takahiro
  • Organizer: American Urological Association Annual Meeting 2016
  • Place of Presentation: San Diego (USA)
  • Year and Date: 2016-05-06
  • Int'l Joint Research