破骨細胞でリソソームが統合する代謝シグナルの役割の解明

Research Project

Project/Area Number	22K16426
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 54040:Metabolism and endocrinology-related
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	木村哲也大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 特任助教(常勤) (40792346)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000) Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywords	破骨細胞 / リソソーム / 代謝シグナル
Outline of Research at the Start	破骨細胞のリソソームを構成する分子の働きとして、(1)プロトン輸送体v-ATPaseが微小酸性環境を形成し骨を脱灰し、(2)カテプシンKが骨を構成する蛋白骨格を分解することがこれまで知られています。近年リソソームが細胞内外のシグナルを統合する場であることが、我々の研究室を含む国際的な研究で解明されました。このシグナル統合装置が破骨細胞でどのような働きをしているか、本研究で解明します。
Outline of Annual Research Achievements	マウスを用いたin vivo実験として、以下に述べる各種マウスの下肢骨骨密度をマイクロCTを用い詳細に解析した。まず予備実験で得られた表現型の再現性を確認するため、野生型および遺伝子Xノックアウトマウスを用い、高齢メスマウスの骨密度を測定した。次に加齢時の性差を検討するため、高齢オスマウスについても野生型および遺伝子Xノックアウトマウスで骨密度を評価した。これにより加齢マウスで性差および遺伝子Xの骨密度に対する影響を総合的に評価しえた。さらに手術手技を確立し、閉経後骨粗鬆症のモデルである卵巣切除モデルを用い、野生型マウスとノックアウトマウスで骨密度測定を行った。マウス実験と並行し、in vitroで破骨細胞を効率良く誘導する細胞培養法を確立した。各種文献を参考として最適な条件を見出すまで多少の時間を要したが、再現的に誘導を行えるようになった。誘導した破骨細胞が発現している遺伝子を網羅解析し、遺伝子X欠損破骨細胞と野生型破骨細胞の違いを検討した。網羅解析データに対し、既知の破骨細胞特異的遺伝子の増減をまず確認し、次に発現量に著明な差があった個々の遺伝子につきその役割を検討した。さらに遺伝子発現データ全体をunbiasedに解析し、遺伝子Xに影響される細胞内シグナル等を新たに見出した。本研究の成果は、リソソームを中心とする代謝シグナルの生理的機能に関し、新たな知見を提供し、その応用として骨粗鬆症の治療法開発に役立つことが期待される。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 研究課題の遂行に必要な実験系を初年度に立ち上げることができた。マウスを用いた表現型の解析を進め、遺伝子発現網羅解析も行うことができた。
Strategy for Future Research Activity	代謝シグナルの破骨細胞における役割に関する新知見を確実に証明する。エストロゲンとリソソームの関わりについても検討する。