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Study on intracellular Ca2+ regulation in endochondral ossification and its application to bone-related diseases

Research Project

Project/Area Number 20H03802
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 56020:Orthopedics-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Ichimura Atsuhiko  京都大学, 薬学研究科, 助教 (10609209)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 植田 洋平  京都大学, 医学研究科, 特定助教 (30848213)
近藤 武史  京都大学, 生命科学研究科, 特定講師 (60565084)
伊藤 宣  公益財団法人大原記念倉敷中央医療機構(臨床医学研究所 臨床医学研究開発部), クリニカルサイエンスリサーチグループ, 研究員 (70397537)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Keywords軟骨内骨化 / 細胞内Ca2+ / 小胞体ストレス / 小胞体 / Ca2+ストア / 細胞死 / 細胞内カルシウム / 軟骨細胞 / イオンチャネル / シグナル経路 / 内軟骨骨化 / 細胞内シグナル / 骨関連疾患
Outline of Research at the Start

軟骨細胞の増殖や機能的な成熟は、成長に伴って骨が伸びる際に必要なだけでなく、関節の摩擦を減らし円滑な稼働を可能としています。そのため、軟骨細胞の機能不全や損傷は骨に関連する重大な疾患を引き起こします。私達は軟骨細胞内のカルシウムイオン濃度の変化を1細胞レベルで観察出来る技術を独自に開発しました。そこで本研究では、これまであまり知られていなかった軟骨細胞内のカルシウムイオン制御機構と制御に関わると思われる分子を詳しく解明することにより、軟骨が関連する疾患治療に役立つ新たな知見の取得を目指します。

Outline of Final Research Achievements

We analyzed the intracellular Ca2+ regulation mechanisms in endochondral ossification using our original Ca2+ imaging system and obtained the following major results on intracellular Ca2+ signaling: 1) Tric-b deficiency induces abnormal intracellular Ca2+ signaling in chondrocytes, resulting in impaired collagen secretion and endoplasmic reticulum stress induction, leading to atypical cell death. 2) We found that C-type natriuretic peptide (CNP) activates intracellular Ca2+ signaling in chondrocytes and identified novel signaling pathways, including TRPM7 and BK channel, that are associated with the bone elongation-promoting effects of CNP.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

細胞内Ca2+シグナルは多様な機能を制御する。長骨伸長を担う軟骨細胞内Ca2+の動態やその制御分子機構はそのほとんどが不明であり、分子機序の解を目指す本研究の学術的意義は高い。また、本研究により明らかになったCa2+シグナルを構築する分子機序は、TRIC-B変異などに起因する骨系統疾患治療の新たな創薬標的分子の提案や、CNPアナログペプチドの薬効増強方法や、CNPの新規シグナル経路を踏まえた補助薬剤の開発などによる医薬領域への波及効果を有する。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (9 results) (of which Open Access: 5 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Atypical cell death in the growth plate chondrocytes of Tric-b-knockout mice.2023

    • Author(s)
      Atsuhiko Ichimura, Yuu Miyazaki, Hiroki Nagatomo, Masato Tomizawa, Takaaki Kawabe, Nobuhisa Nakajima, Naoki Okamoto, Shinji Komazaki, Sho Kakizawa, Miyuki Nishi, Hiroshi Takeshima
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: -

    • DOI

      10.1101/2023.02.28.530410

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Inhibition of GPR120 signaling in intestine ameliorates insulin resistance and fatty liver under high-fat diet feeding2023

    • Author(s)
      Yasuda Takuma、Harada Norio、Hatoko Tomonobu、Ichimura Atsuhiko、Ikeguchi-Ogura Eri、Murata Yuki、Wada Naoki、Kiyobayashi Sakura、Yamane Shunsuke、Hirasawa Akira、Inagaki Nobuya
    • Journal Title

      American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism

      Volume: - Issue: 5 Pages: E449-E460

    • DOI

      10.1152/ajpendo.00329.2022

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Docosahexaenoic acid inhibits TNF-α-induced osteoclast formation and orthodontic tooth movement through GPR1202023

    • Author(s)
      Jinghan Ma, Hideki Kitaura, Saika Ogawa, Fumitoshi Ohori, Takahiro Noguchi, Aseel Marahleh, Yasuhiko Nara, Adya Pramusita, Ria Kinjo, Kayoko Kanou, Akiko Kishikawa, Atsuhiko Ichimura, Itaru Mizoguchi
    • Journal Title

      Front Immunol.

      Volume: eCollection 2022. Pages: 929690-929690

    • DOI

      10.3389/fimmu.2022.929690

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] C-type natriuretic peptide facilitates autonomic Ca 2+ entry in growth plate chondrocytes for stimulating bone growth2022

    • Author(s)
      Yuu Miyazaki#, Atsuhiko Ichimura#, Ryo Kitayama, Naoki Okamoto, Tomoki Yasue, Feng Liu, Takaaki Kawabe, Hiroki Nagatomo, Yohei Ueda, Ichiro Yamauchi, Takuro Hakata, Kazumasa Nakao, Sho Kakizawa, Miyuki Nishi, Yasuo Mori, Haruhiko Akiyama, Kazuwa Nakao, Hiroshi Takeshima
    • Journal Title

      eLife

      Volume: 11

    • DOI

      10.7554/elife.71931

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  • [Journal Article] FFAR (free fatty acid receptor, 遊離脂肪酸受容体) の種類2022

    • Author(s)
      市村 敦彦
    • Journal Title

      Clinical Neuroscience

      Volume: 40 Pages: 8-10

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  • [Journal Article] FFAR (free fatty acid receptor, 遊離脂肪酸受容体) の生理的および薬理的作用2022

    • Author(s)
      市村 敦彦
    • Journal Title

      Clinical Neuroscience

      Volume: 40 Pages: 146-147

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  • [Journal Article] FFAR (free fatty acid receptor, 遊離脂肪酸受容体) の臨床応用2022

    • Author(s)
      市村 敦彦
    • Journal Title

      Clinical Neuroscience

      Volume: 40 Pages: 284-287

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    • Author(s)
      Atsuhiko Ichimura
    • Journal Title

      Biological and Pharmaceutical Bulletin

      Volume: 44 Issue: 9 Pages: 1167-1173

    • DOI

      10.1248/bpb.b21-00296

    • NAID

      130008082446

    • ISSN
      0918-6158, 1347-5215
    • Year and Date
      2021-09-01
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    • Author(s)
      Liu Feng、Xu Luxin、Nishi Miyuki、Ichimura Atsuhiko、Takeshima Hiroshi
    • Journal Title

      Cell Calcium

      Volume: 96 Pages: 102381-102381

    • DOI

      10.1016/j.ceca.2021.102381

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Tric-b遺伝子欠損は成長板軟骨細胞において非典型的な細胞死を引き起こす2023

    • Author(s)
      長友 宏樹, 市村 敦彦, 川邊 隆彰, 中嶋 将久, 安江 智生, 竹島 浩
    • Organizer
      日本薬学会第143年会
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  • [Presentation] 成長板軟骨細胞におけるホスホジエステラーゼ3(PDE3)の阻害は細胞内Ca2+シグナル経路を活性化し骨伸長を促進する2023

    • Author(s)
      川邊 隆彰, 市村 敦彦, 安江 智生, 竹島 浩
    • Organizer
      日本薬学会第143年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] C 型ナトリウム利尿ペプチドによる軟骨細胞内 Ca2+シグナルの活性化と骨伸長促進作用: 分子機序に基づく小児骨系統疾患に対する創薬戦略2022

    • Author(s)
      市村 敦彦
    • Organizer
      「子どもの薬を創る会」第5回セミナー
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      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] C型ナトリウム利尿ペプチドは成長板軟骨細胞において自発的なCa2+流入を介して骨伸長を促進する2022

    • Author(s)
      宮崎 侑、市村 敦彦、北山 諒、岡本 直樹、安江 智生、劉 楓、川邊 隆彰、長友 宏樹、西 美幸、柿澤 昌、竹島 浩
    • Organizer
      日本薬理学会95回年会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] C型ナトリウム利尿ペプチドは軟骨細胞内Ca2+シグナル経路を活性化し骨伸長を促進する2022

    • Author(s)
      岡本 直樹、市村 敦彦、宮崎 侑、北山 諒、安江 智己、劉 楓、川邊 隆彰、長友 宏樹、柿澤 昌、西 美幸、竹島 浩
    • Organizer
      日本薬学会第142回年会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 遊離脂肪酸受容体の新たな生理機能2021

    • Author(s)
      市村 敦彦
    • Organizer
      日本薬理学会第94回年会
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      2020 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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