代謝リプログラミングによる腱由来間葉系幹細胞の分化制御の解明
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21K09274
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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 56020:Orthopedics-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
浅井 秀司 名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (00770893)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺部 健哉 名古屋大学, 医学部附属病院, 病院助教 (10816870)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 腱 / 変性 / 代謝リプログラミング / glycolysis / 間葉系幹細胞 / ヒアルロン酸 |
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| Outline of Research at the Start |
腱損傷部には変性と修復の両方に直接関与する特異的な間葉系幹細胞が誘導される。本研究では、この間葉系幹細胞の分化における解糖系代謝を中心とした代謝リプログラミングの機能解析を行う。また、腱損傷部の変性および修復に対する代謝リプログラミング制御の作用を明らかにする。これにより、内在性の間葉系幹細胞の分化を制御し、細胞移植を必要としない腱損傷の新たな治療法の開発につなげる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
腱損傷部には変性と修復の両方に直接関与する特異的な間葉系幹細胞が誘導される．本研究では，この損傷腱由来間葉系幹細胞を用いて実験を行い，glycolysisを制御する物質としてヒアルロン酸に注目している．2021年度の研究結果の概要は次の通りである．① CD1マウスの損傷腱由来間葉系幹細胞は，軟骨分化誘導によりglycolysisが亢進した．② Glycolysis阻害剤である2-deoxy-D-glucose（2-DG）は，損傷腱由来間葉系幹細胞の軟骨分化を抑制した．③ アキレス腱損傷モデルマウスにおいて，ヒアルロン酸の局所投与は腱損傷部の異所性骨化の体積を減少させた．
2022年度の研究により以下の結果を得た．
④ CD-1マウスの損傷腱由来間葉系幹細胞をmicro mass cultureにより軟骨細胞へ分化誘導し，glycolysisを阻害するためにガラクトースを添加した．ガラクトースは，アルシアンブルー染色のintegrated densityを減少させ，軟骨分化マーカー（aggrecan，Sox9，II型コラーゲン）の遺伝子発現量を減少させた．
⑤ 上記の実験系でヒアルロン酸を添加した．ヒアルロン酸は，アルシアンブルー染色のintegrated densityを有意に減少させた．また，ヒアルロン酸は軟骨分化マーカー（aggrecan，Sox9，II型コラーゲン）の遺伝子発現量を有意に減少させ，腱分化マーカー（Mohawk，I型コラーゲン）の遺伝子発現量を有意に増加させた．
⑥ アキレス腱損傷モデルマウスに2-DGもしくはvehicleを腹腔内投与し，異所性骨化をμCT検査により定量的に評価した．2-DG投与群ではvehicle投与群に比べ異所性骨化の体積が小さい傾向にあった．現在サンプル数を増やし統計学的解析を進めている．
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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
2022年度の研究結果は，2021年度の研究結果を支持するものである．当初の計画と前後している部分もあるが，全体としてみれば研究は概ね順調に進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は，メタボローム解析を中心に実験を行う予定である．正常腱および損傷腱由来間葉系幹細胞の糖，脂質，アミノ酸代謝，TCA回路などの発現解析を同時に行い，解糖系を含む様々な代謝の変化と相互作用を網羅的に解析する計画である．
また，ヒアルロン酸の軟骨分化抑制作用におけるglycolysisの関与を検討するため，細胞外フラックスアナライザーにより解糖系代謝の変化を検討し，リアルタイムPCRによりglycolysis関連遺伝子の発現を検討することを計画している．
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Report
(2 results)
Research Products
(1 results)
