若年女性アスリートのエストロゲン分泌異常による骨代謝障害の機序解明

• Project/Area Number: 21K16688
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 池戸 葵 愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 特定研究員 (60834520)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: エストロゲン受容体α / CAR細胞 / 骨折治癒 / エストロゲン受容体 / 骨粗鬆症

Outline of Research at the Start

エストロゲン欠乏による骨量低下は、閉経後女性のみならず思春期女性やアスリートにおいても問題視されており、骨折や疲労骨折の治癒遷延の大きな原因の一つとなっている。骨折修復部では、間葉系間質細胞が増殖し骨芽細胞へ分化していくことから、間葉系間質細胞であるCAR細胞に着目した。中でもCAR細胞は、骨折修復への寄与率が高く、ERα発現量が高い。しかし、エストロゲンによる制御機構は全く不明である。以上のことから本申請では、CAR細胞による骨恒常性維持と骨折治癒制御機構に対するエストロゲンの作用メカニズムを解明し、その標的遺伝子を同定する。

Outline of Annual Research Achievements

エストロゲン欠乏による骨量低下は、閉経後女性のみならず思春期女性やアスリートにおいても問題視されており、骨折や疲労骨折の治癒遷延の大きな原因の一つとなっている。そこで申請者は、骨折修復への寄与率が高く、エストロゲン受容体α (ERα) の発現量が高い、骨髄間葉系幹細胞であるCxcl12 abundant reticular cells (CAR細胞) に着目し、CAR細胞による骨折治癒制御に対するエストロゲン作用を明らかにすることを本研究の目的とした。
まず、CAR細胞にGFPを発現するレポーターマウスを用いて骨折部位にCAR細胞が集積することを確認した。次に、CAR細胞特異的にタモキシフェン誘導型のCreを発現するマウス (Ebf3-CreERT2) とERα flox (ERαL2/L2) マウスを交配し、CAR細胞特異的ERα欠損マウス (Ebf3-CreERT2;ERαL2/L2, cKO) を作出し、骨折治癒過程を観察した。しかし、骨折治癒過程における仮骨形成量は、コントロールマウスとcKOマウスとの間に差を認めなかった。また、セルソーターを用いて、cKOマウスから単離したCAR細胞のマーカー遺伝子や分化マーカーの発現量も、コントロールとの間に差を認めなかった。
他方で、CAR細胞は骨芽細胞や脂肪細胞に分化することから、今後は、CAR細胞におけるERα遺伝子欠損を長期で誘導した場合の無処置の骨における骨密度や骨髄脂肪量等を評価し、CAR細胞に対するエストロゲン作用を検証していく。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

CAR細胞特異的ERα欠損マウスの表現型解析は順調に進んでいる。今後、特定の表現型を確認できた際には、詳細な解析に進む準備はできている。

Strategy for Future Research Activity

cKOマウスに、タモキシフェンを投与しCAR細胞におけるERα遺伝子欠損を長期で誘導した場合の、無処置の骨における骨密度や骨髄脂肪量等を評価し、CAR細胞におけるERαの役割を検証していく。