小児骨粗しょう症治療を見据えた顎顔面発達におけるBMP3の役割

• Project/Area Number: 21K10167
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 57070:Developmental dentistry-related
• Research Institution: Kyushu Dental College
• Principal Investigator: 牧 憲司 九州歯科大学, 歯学部, 教授
• Project Period (FY): 2021
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: BMP3 / 骨粗しょう症 / 骨芽細胞 / 小児

Outline of Research at the Start

成人ステロイド性骨粗しょう症の予防と治療法は確立しつつあるが，小児においては有効性と安全性が確立された治療法はなく，効果が骨に限局し，かつ成長を阻害しない治療法が切望されている．BMP3はBMP2などの骨形成BMPとは異なり骨量を負に制御する．出生後は骨芽細胞と骨細胞のみにBMP3が発現するため，成長には影響なく，BMP3のノックアウトで骨量が増加する．そこで本研究では，われわれが確立した小児ステロイド性骨粗しょう症モデルを使用し，ステロイドが誘導する四肢ならびに頭蓋顎顔面骨の成長阻害や骨粗しょう症におけるBMP3の役割を組織学的，分子生物学的解析により検討する．

Outline of Annual Research Achievements

ステロイド製剤は原疾患の治療に有効である一方，骨の成長障害や骨粗しょう症などの副作用が重大な問題となる. 成人ステロイド性骨粗しょう症の予防と治療法は確立しつつあるが，小児においては有効性と安全性が確立された治療法はなく，効果が骨に限局し，かつ成長を阻害しない治療法が切望されている．BMP3はBMP2などの骨形成BMPとは異なり骨量を負に制御する．
BMP3ノックアウトマウスの大きな特徴として骨以外に表現型を示さないことにある．つまり，BMP3は骨だけに作用し，さらに細胞外で作用するサイトカインであることから，骨粗しょう症などの骨代謝疾患に対する創薬のターゲットに適する可能性がある．
そこで，骨芽細胞に対するBMP3の作用を検討するためにマウス前骨芽細胞株MC3T3-E1細胞を用いて実験を行った．CCK-8アッセイで評価したところ，マウスBMP3cDNAの過剰発現は細胞増殖に影響を与えなかった．一方で，BMP3の発現はBMP2やBMP4で誘導したALP活性やOsx，Osteocalcinなどの骨芽細胞分化マーカーのmRNA量を減少させた．すなわち、BMP3はMC3T3-E1の骨芽細胞分化を抑制することがわかった．

Research Products

• [Journal Article] Dectin-1-mediated suppression of RANKL-induced osteoclastogenesis by glucan from baker's yeast (2021)
  • Author(s): Shiika Hara, Yoshie Nagai-Yoshioka, Ryota Yamasaki, Yoshiyuki Adachi, Yuko Fujita, Kouji Watanabe, Kenshi Maki, Tatsuji Nishihara, Wataru Ariyoshi
  • Journal Title: J Cell Physiol Volume: 236 Issue: 7 Pages: 5098-5107
  • DOI: 10.1002/jcp.30217
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Differences in the factors associated with tongue pressure between children with class I and Class II malocclusions. (2021)
  • Author(s): Fujita Y, Ohno Y, Ohno K, Takeshima T, Maki K.
  • Journal Title: BMC Pediatr Volume: 21 Issue: 1 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1186/s12887-021-02956-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A nasal high-flow system prevents upper airway obstruction and hypoxia in pediatric dental patients under intravenous sedation (2021)
  • Author(s): Teppei Sago, Koji Watanabe, Kazune Kawabata, Shunji Shiiba, Kenshi Maki, Seiji Watanabe,
  • Journal Title: Journal of Oral and Maxillofacial Surgery Volume: 79 Issue: 3 Pages: 539-545
  • DOI: 10.1016/j.joms.2020.10.018
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Relationship between oral function and mandibular anterior crowding in early mixed dentition. (2020)
  • Author(s): Ohno Y, Fujita Y, Ohno K, Maki K
  • Journal Title: Clin Exp Dent Res Volume: 6 Issue: 5 Pages: 529-536
  • DOI: 10.1002/cre2.306
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Plectin stabilizes microtubules during osteoclastic bone resorption by acting as a scaffold for Src and Pyk2 (2020)
  • Author(s): Matsubara T, Yaginuma T, Addison WN. Fujita Y, Watanabe K, Yoshioka I, Hikiji H, Maki K, Baron R, Kokabu S
  • Journal Title: Bone Volume: 132 Pages: 15209-15209
  • DOI: 10.1016/j.bone.2019.115209
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 脊椎骨端骨幹端異形成-関節弛緩症の原因遺伝子KIF22は骨・軟骨に発現し細胞増殖を制御する (2021)
  • Author(s): 川上 紘佳, 松原 琢磨, Addison William, 渡辺 幸嗣, 牧 憲司, 古株 彰一郎
  • Organizer: 第80回九州歯科学会総会・学術大会
• [Presentation] KIF22, a kinesin-like protein, is essential for cell proliferation in ATDC5 chondrocyte-like cells. (2021)
  • Author(s): Kawaue, H., Matsubara, T., Addison, W., Saeki, K., Watanabe, K., Maki, K., Kokabu, S.
  • Organizer: Asia-Pacific Conference in Fukuoka 2021