新規骨吸収抑制シグナルの同定

• Project/Area Number: 21K21054
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0907:Oral science and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 佐々木 桃子 東北大学, 大学病院, 医員 (80911479)
• Project Period (FY): 2021-08-30 – 2022-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 骨吸収 / パーキンソン病 / 骨粗鬆症 / 破骨細胞

Outline of Research at the Start

これまでパーキンソン病患者と骨粗鬆症との関連性が示唆されてきたが、その分子的基盤については明らかでない。現在までの知見から、パーキンソン病原因遺伝子の一つであるUCHL1の関与が考えられるが、パーキンソン病と骨代謝の関連性が骨組織の異常によるものか、中枢神経系の関与によるものなのかは不明である。UCHL1が欠損したパーキンソン病モデルマウスであるgadマウスに骨量減少が見られることから、その背景にあるメカニズムを解明することは、パーキンソン病関連骨粗鬆症の予防や治療だけでなく、骨再生療法への応用につながる。以上より、本研究は学術的な面と臨床的な面の双方での評価が高いと考えられる。

Outline of Annual Research Achievements

パーキンソン病と骨粗鬆症に関連性があることから、パーキンソン病原因遺伝子であるUCHL1の骨組織における動態を解明するため、破骨細胞に着目した。破骨細胞形成に対して、UCHL1がどのような動態を示すのかin vitro下で解析を行うため、まずは破骨細胞易形成株であるRAW細胞を用い、UCHL1ノックアウト細胞株を作製した。破骨細胞を誘導した後、TRAP染色を行ったところ、UCHL1ノックアウト細胞株ではより大きな破骨細胞の形成が認められた。また破骨細胞形成が促進すると、細胞同士が融合し、より多角化した破骨細胞が見られることから、上記の細胞を用いて多角化破骨細胞の核の数を計測した。UCHL1ノックアウト細胞株ではコントロール細胞と比較してより多くの多核化破骨細胞が認められた。
さらにUCHL1ノックアウト細胞を用いて、RNAを回収し、RT-qPCRを用いて破骨細胞マーカーの上昇の有無を解析した。UCHL1ノックアウト細胞株では破骨細胞分化マーカーの上昇が認められたことから、UCHL1破骨細胞形成においてそのシグナル伝達に関与している可能性が考えられた。この破骨細胞分化に限らず、様々なシグナル伝達経路においてユビキチン化がその反応に関与していることが知られている。UCHL1は脱ユビキチン化酵素としても知られることから、その脱ユビキチン化活性が破骨細胞形成にどのように関与しているかについての解析も進めた。
また以上の実験と並行して、UCHL1自然欠失型のパーキンソン病モデルマウスであるgadマウスを用いて骨組織の解析を行ない、CTを用いた解析および組織学的な解析から、gadマウスにおいて骨密度の低下および破骨細胞に関連するパラメーターの上昇が認められている。今後の課題として、骨における影響がUCHL1によるものなのか、またはその他の因子によるものなのかを追究する必要がある。