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Single-cell analysis and identification of inflammatory osteoclasts responsible for the pathophysiology of rheumatoid arthritis

Research Project

Project/Area Number 21K08464
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 54020:Connective tissue disease and allergy-related
Research InstitutionSaitama Medical University

Principal Investigator

横田 和浩  埼玉医科大学, 医学部, 准教授 (20406440)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords関節リウマチ / 関節破壊 / 破骨細胞 / 破骨細胞分化誘導因子(RANKL) / 炎症性サイトカイン / 細胞内シグナル伝達経路 / ヤヌスキナーゼ阻害薬 / 骨破壊 / RANKL / シングルセル解析 / 破骨細胞分化誘導因
Outline of Research at the Start

関節リウマチ患者の寛解率は約3割と低い。約7割の非寛解患者は関節の破壊が進行し、最終的にADLとQOLの低下をきたすために新たな治療戦略が求められている。
私たちは、関節リウマチの関節破壊に直接関与する炎症性破骨細胞を世界で初めて報告した。
本研究では、(1)炎症性破骨細胞と破骨細胞の遺伝子発現に関するシングルセルでの比較解析、(2)炎症性破骨細胞と破骨細胞のエピジェネティス制御の解析、(3)同定する炎症性破骨細胞に特異的分子のin vivoの局在解析に取り組む。
本研究により、関節リウマチの関節破壊を担う炎症性破骨細胞の性状が解明され、新たな治療戦略への発展が期待できる。

Outline of Annual Research Achievements

関節リウマチは、慢性持続性滑膜炎によって惹き起こされる関節近傍の骨・軟骨組織破壊とそれに伴う機能障害を特徴とする全身性自己免疫疾患である。この疾患の病態には、腫瘍壊死因子(TNF)とインターロイキン-6(IL-6)が重要な役割を果たしている。最近の治療薬の進歩にもかかわらず、約60%患者が寛解に至らず、関節破壊が進行し、最終的には日常生活動作と生活の質の低下をきたす。このため、新たな治療戦略の開発が急務であると考えられている。関節破壊は主に活性化された破骨細胞による骨吸収によって進行するため、破骨細胞は有望な治療標的細胞と考えられている。
従来の通常型破骨細胞の分化は破骨細胞分化因子(RANKL)に依存するが、申請者はマウス骨髄単球をTNF-αとIL-6で刺激・培養することにより、TNF-αとIL-6誘導性破骨細胞(炎症性破骨細胞)が分化することを世界で最初に発見し、この分野での注目を集めている。さらに、関節リウマチ患者の末梢血単球からの炎症性破骨細胞の分化能が関節破壊の進行度と相関し、通常型破骨細胞の分化能が全身性骨粗鬆症の進行度と相関していることを明らかにした。これにより、炎症性破骨細胞と通常型破骨細胞の性質および機能の差異が示された。
本研究では、シングルセル解析を用いて同定された炎症性破骨細胞と通常型破骨細胞の特異的な細胞表面分子に注目した。関節リウマチ患者の脛骨近位端では、変形性関節症患者と比較して、酒石酸抵抗性酸性フォスファターゼ陽性、Protein X陽性、Protein Y陰性を示す炎症性破骨細胞が多数、骨びらん部位に観察された。これにより、炎症性破骨細胞は関節リウマチの関節破壊の病態に関与している可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

骨組織の脱灰パラフィン連続切片の作成と、骨組織切片における炎症性破骨細胞特異的な発現分子の免疫組織化学染色に、想定以上に時間がかかった。

Strategy for Future Research Activity

症例数を増やして再現性を確認する。また、炎症性破骨細胞と従来のRANKL誘導性破骨細胞の発現率を比較し、臨床的指標との相関を解析する。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Osteoclast differentiation in rheumatoid arthritis2024

    • Author(s)
      Kazuhiro Yokota
    • Journal Title

      Immunological Medicine

      Volume: 47 Issue: 1 Pages: 6-11

    • DOI

      10.1080/25785826.2023.2220931

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Characterization and Function of Tumor Necrosis Factor alpha and Interleukin‐6‐Induced Osteoclasts in Rheumatoid Arthritis2021

    • Author(s)
      Yokota Kazuhiro、Sato Kojiro、Miyazaki Takashi、Aizaki Yoshimi、Tanaka Shinya、Sekikawa Miyoko、Kozu Noritsune、Kadono Yuho、Oda Hiromi、Mimura Toshihide
    • Journal Title

      Arthritis & Rheumatology

      Volume: in press Issue: 7 Pages: 1145-1154

    • DOI

      10.1002/art.41666

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of Janus Kinase Inhibitor on TNF-α and IL-6-Induced Osteoclasts and RANKL-Induced Osteoclasts in Peripheral Blood Monocytes from Patients with Rheumatoid Arthritis.2023

    • Author(s)
      Kazuhiro Yokota, Yoshimi Aizaki, Takuma Tsuzuki Wada, Hiroshi Kajiyama, Yasuto Araki, Hiroaki Yazawa, Yuji Akiyama, Toshihide Mimura
    • Organizer
      American College of Rheumatology Convergence 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Janus Kinase Inhibitor Suppresses the Differentiation and Function of Tumor Necrosis Factor-alpha and Interleukin-6- Induced Osteoclasts in Peripheral Blood Monocytes from Patients with Rheumatoid Arthritis2023

    • Author(s)
      Kazuhiro Yokota, Yoshimi Aizaki, Hiroshi Kajiyama, Yasuto Araki, Hiroaki Yazawa, Yuji Akiyama, Toshihide Mimura
    • Organizer
      European League Against Rheumatism 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Function of Tumor Necrosis Factor alpha and Interleukin-6- Induced Osteoclasts Derived from Peripheral Blood Monocytes in Patients with Rheumatoid Arthritis2023

    • Author(s)
      Kazuhiro Yokota, Yoshimi Aizaki, Hiroshi Kajiyama, Yasuto Araki, Yuji Akiyama, Toshihide Mimura
    • Organizer
      第67回日本リウマチ学会総会・学術集会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] RANKL誘導性破骨細胞とTNF-αとIL-6誘導性破骨細胞に対するJAK阻害薬の作用2023

    • Author(s)
      横田 和浩、相崎 良美、和田 琢、矢澤 宏晃、梶山 浩、荒木 靖人、 秋山 雄次、三村 俊英
    • Organizer
      第51回日本臨床免疫学会総会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Interleukin-6 Induces Osteoblastic Differentiation in Human Peripheral Blood Mononuclear Cells.2022

    • Author(s)
      Kazuhiro Yokota, Yoshimi Aizaki, Shinya Tanaka, Hiroshi Kajiyama, Yasuto Araki, Yuho Kadono, Hiromi Oda, Toshihide Mimura
    • Organizer
      第66回日本リウマチ学会総会・学術集
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Characteristics of Tumor Necrosis Factor-alpha and Interleukin-6-Induced Osteoclasts in Peripheral Blood and Bone Tissue from Patients with Rheumatoid Arthritis2022

    • Author(s)
      Kazuhiro Yokota, Miyoko Sekikawa, Shinya Tanaka, Yoshimi Aizaki, Yuho Kadono, Hiromi Oda, and Toshihide Mimura
    • Organizer
      European League Against Rheumatism 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 関節リウマチ患者の末梢血と骨組織におけるTNF-αとIL-6誘導性破骨細胞の特徴2022

    • Author(s)
      横田 和浩、関川 三四子、田中 伸哉、相崎 良美、門野 夕峰、 織田 弘美、秋山 雄次、三村 俊英
    • Organizer
      第50回日本臨床免疫学会総会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Functional Differences Between RANKL-Induced Osteoclasts and Tumor Necrosis Factor alpha and Interleukin-6- Induced Osteoclasts Differentiated From Peripheral Blood Mononuclear Cells in Patients With Rheumatoid Arthritis2021

    • Author(s)
      Kazuhiro Yokota, Kojiro Sato, Yoshimi Aizaki, Shinya Tanaka, Noritsune Kozu, Yuho Kadono, Hiromi Oda, Toshihide Mimura
    • Organizer
      第65回日本リウマチ学会総会・学術集会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 関節リウマチの臨床免疫学的なアプローチと治療2021

    • Author(s)
      横田和浩
    • Organizer
      第49回日本臨床免疫学会総会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 関節リウマチにおける骨破壊のメカニズムJAK阻害剤によるその制御2021

    • Author(s)
      横田和浩
    • Organizer
      第23回日本骨粗鬆症学会/第39回日本骨代謝学会学術集会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Characterization and Function of Tumor Necrosis Factor α and Interleukin-6 Induced Osteoclasts in Rheumatoid Arthritis2021

    • Author(s)
      Kazuhiro Yokota, Kojiro Sato, Yoshimi Aizaki, Shinya Tanaka, Miyoko Sekikawa, Noritsune Kozu, Yuho Kadono, Hiromi Oda and Toshihide Mimura
    • Organizer
      American College of Rheumatology/Association of Rheumatology Health Professionals Annual Meeting, 2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Book] Pharma Medica2021

    • Author(s)
      横田 和浩
    • Publisher
      メディカルレビュー社
    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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