| Project/Area Number |
20KK0205
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 56:Surgery related to the biological and sensory functions and related fields
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
吉井 俊貴 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (50583754)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大川 淳 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (30251507)
平井 高志 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (40510350)
松倉 遊 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (10880867)
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| Project Period (FY) |
2020-10-27 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 異所性骨化 / 異所性石灰化 / プラスミン / プラスミノーゲン / 靭帯骨化症 |
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| Outline of Research at the Start |
1）異所性骨形成における線溶系酵素の役割の解明、骨化の制御：プラスミノーゲン欠損PlgKOマウス、熱傷モデルマウス、プラスミノーゲンActivatorKOマウスを用いて、異所性骨化における線溶系酵素の役割の解明、骨化の制御を検証する。2）脊椎靭帯骨化と線溶系酵素の関連の解明：PlgKOマウス靱帯骨化モデルを作成し、線溶系酵素、activatorの役割を明らかにする。靱帯骨化症患者の血液サンプルを採取し、靱帯骨化症と線溶系酵素、リン酸代謝の関係を調査する。3）新規骨形製薬の開発：小動物、中動物を用いて化合物Aを局所投与し、投与濃度、投与法を最適化し、前臨床モデルでの検証を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの結果からプラスミン活性が石灰化の出現に重要であることから、PAI-1（plasminogen activator inhibitor-1）はその名の通りtPAを阻害してプラスミン活性を低下させるが、PAI-1inhibitor含有の食餌をこれらのマウスに投与しても石灰化は予防できなかった。つまり石灰化に寄与するplasminogen activatorが主にtPAでなくuPAであることが示唆され、これは昨年行った実験でtPAよりもuPA KOマウスにて石灰化が惹起された結果と一致する。石灰化の消退についてもtPAノックアウトマウスでは正常だったがuPAノックアウトマウスでは遅延したことからuPAによるプラスミン活性が重要と考えられた。
プラスミン活性の主な働きはフィブリン溶解であることから石灰化もフィブリンを介した働きと考え、フィブリノーゲンの変異マウス（フィブリノーゲンからフィブリンが形成されない）とプラスミノーゲン欠損マウスを交配し石灰化の出現を観察した。するとフィブリノーゲンの変位の有無で石灰化出現は変わらなかった。つまりプラスミン活性が石灰化に関与するのは線溶系を介してではないことが判明した。
プラスミノーゲン部分KOマウスにおいてカルディオトキシンを下腿三頭筋に注射することで惹起された異所性石灰化を収集し解析した。下腿三頭筋を摘出し、超音波ホモジナイザーで十分に破砕した後、石灰化の比重が大きいことを利用して高濃度スクロース溶液を添加して延伸することで石灰化を組織から単離した。XRDなどで分析すると、石灰化はリン酸カルシウム結晶から成り立っていることが判明した。現在この成分を詳細に分析中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
石灰化の出現、石灰化の消退、石灰化から骨化への移行という一連の流れが明らかになってきた。線溶系協力関係にあるVanderbilt大学については本学整形外科より2021年より川畑が、2022年より小柳津が出向し2人体制で研究に従事している。また吉井と、2021年にVanderbilt大学留学から帰国した江川は2022年度にVanderbilt大学を訪問しdiscussionを交わした。
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| Strategy for Future Research Activity |
aリン酸カルシウムには多くの種類があるが、例えばハイドロキシアパタイトの局所投与は骨化を惹起しないことから異所性石灰化はその他のリン酸カルシウムの成分からなり立っていると考えられる。この同定ができれば逆に骨形成薬の創出につながると考え、分析を続けていく。
また凝固線溶系と石灰化との関係については、プラスミンの線溶系以外の働きに着目して解析を続けていく。協力関係としてVanderbilt大学には2023年からは歌川が出向しており、今後も常時2大学の協力体制で研究を継続している。
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