| Project/Area Number |
21K07835
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
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| Research Institution | Osama Woman's and Children's Hospital |
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Principal Investigator |
道上 敏美 地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪母子医療センター(研究所), 骨発育疾患研究部門, 部長 (00301804)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | リン代謝 / X連鎖性低リン血症性くる病 / PHEX / 骨芽細胞 / 骨細胞 / iPS細胞 / リン |
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| Outline of Research at the Start |
X連鎖性低リン血症性くる病 (XLH)は、PHEXの機能喪失に基づく。XLHにおける過リン酸尿と活性型ビタミンD低下の原因がFGF23過剰産生であることが判明したが、FGF23はPHEXの基質ではなく、PHEXの機能はいまだに不明である。本研究においては、マウスモデル及びPHEX欠損iPS細胞モデルを用いて、PHEXの生理的基質及び機能を探索し、XLHの病態形成分子機構の完全な理解をめざす。
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| Outline of Annual Research Achievements |
X連鎖性低リン血症性くる病（XLH）は骨芽細胞/骨細胞 (骨芽細胞系列細胞)に発現するPHEXの機能喪失に基づき、過剰産生されたFGF23の腎臓への作用により過リン酸尿やビタミンD代謝異常を呈するが、病態形成機構の全容は不明である。今回、PHEXを欠損させたヒトiPS細胞(iPSCs)をモデルとして使用し、XLHの骨芽細胞系列における内在的異常を解析した。健常男性由来iPSCsにCRISPR/Cas9を適用してPHEX-knockout iPSCs (PHEX-KO iPSCs)を樹立し、骨芽細胞系列に分化誘導し解析した。遺伝的に同質な親株をコントロールとして用いた。PHEX-KO iPSCs由来骨芽細胞系列細胞 (以下PHEX-KO骨芽細胞)においては、FGF23産生が増加していた。興味深いことにPHEX-KO骨芽細胞においては石灰化が亢進しており、腎臓との相互作用が排除されリン供給が充分なin vitro条件下においてはPHEX欠損は石灰化を促進しうることが示唆された。この観察は、XLHの異所性石灰化や腰椎骨密度増加を想起させる。一方、石灰化阻害物質である細胞外ピロリン酸はPHEX-KO骨芽細胞で増加しており、アルカリホスファターゼの活性低下の関与が推察された。また、PHEX-KO骨芽細胞ではOsteopontinやDMP1をはじめ、RUNX2、FGFR１などの発現が増加していた。さらに、注目すべきことにPHEX-KO骨芽細胞においてはCREBのリン酸化が亢進しており、PTHrPの発現増加と関連していた。XLHの骨芽細胞/骨細胞においては複合的な内在性異常が存在し、病態形成に寄与していることが示唆された。
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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
今回明らかになった、PHEX-KO骨芽細胞系列における石灰化の亢進は、XLHの合併症である脊椎靭帯骨化症などのenthesopathyや骨密度増加を想起させる。また、XLHの骨芽細胞/骨細胞においては複合的な内在性異常が存在し、病態形成に寄与していることが明らかになった。とくに、XLHの病態にPTHrPの産生増加やCREB経路の亢進が関与していることをみいだした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今回明らかになったPHEX-KO骨芽細胞系列の複合的な異常の病的意義について明らかにする。FGF23産生過剰をもたらす機序についても検討する。さらに、XLHの骨芽細胞/骨細胞においてはリン感知の異常が存在する可能性があるので、樹立したPHEX-KO iPS細胞とコントロール細胞から分化誘導した骨芽細胞系列細胞を用いて、リンに対する応答性について検討を進める。
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