変形性関節症の新しい治療 －OAモデルのCD44断片化とADAM10に注目して－

• Project/Area Number: 22K16714
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 鈴木 望人 名古屋大学, 医学部附属病院, 病院助教 (30826748)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 変形性関節症 / 軟骨変性モデル / DMM手術 / ADMA10 / CD44断片化 / ADAM10 / ヒアルロン酸 / 軟骨変性 / DMMモデル

Outline of Research at the Start

変形性関節症 (OA) の患者は増加傾向であるものの、有効な治療法は未だ存在せず、OAに関する研究を進めていく必要がある。OAにおける軟骨変性には様々な因子が関与しており、ヒアルロン酸レセプターであるCD44は軟骨変性・保護に関与している報告は散見される。以前に我々はin vitro研究にてOAにおける軟骨変性や伸展ストレスによる機械的刺激では①CD44断片化が亢進している、②CD44断片化にADAM10が関与している、について報告した。本研究の目的は、ADAM10欠損マウスを作製して、OAモデルにおけるCD44断片化とADAM10の関与について解明していくことである。

Outline of Annual Research Achievements

軟骨変性に伴う変形性関節症（OA）には多くの因子が関与しているが、病因および病態で明らかになっていないことが多くある。ヒアルロン酸レセプターであるCD44は軟骨変性・保護に関与している報告は散見される。これまでに我々はin vitro研究下で、OAにおける軟骨変性や伸展ストレスによる機械的刺激下でCD44断片化が亢進していることや、CD44断片化にADAM10が関与していることについて報告してきた。CD44断片化に関与しているADAM10を抑制することで、軟骨変性を防ぐことができるという仮説をもとにここまで研究を進めてきた。そのためin vitro研究でCD44断片化とADAM10の関連を証明したが、in vivo研究でさらに研究を進めて、その結果を証明していく必要がある。in vivo研究として、軟骨特異的ノックアウトマウス(CKOマウス)Col2a1- cre;ADAM10fl/flを用いている。また軟骨変性モデル(in vivoモデル)作成のため、軟骨変性を起こすDMM手術の方法を用いている。ADAM10は発生および成長に関与することがこれまでに報告されているが、我々のこれまでに作製したCKOマウスでは成長に影響なく、通常の成長過程を経ていたことから、軟骨変性を評価することが可能となっている。これまで短期的な評価であるDMM術後6週および10週モデルを用いて、術後6週モデルでは有意差はないものの、術後10週モデルで有意に軟骨変性を抑制していたことがわかった。今後長期自然経過モデルや運動負荷モデルを用いて、ADAM10の軟骨変性抑制への関与の研究をさらに進めていく。今後軟骨変性に関与しているヒアルロン酸レセプターであるCD44と、CD44断片化抑制に関与しているADAM10について解明していくことで、軟骨変性を引き起こすメカニズム解明の一助となると考えられる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

昨年度までのコロナ禍の影響によって大学院生の研究活動に対する抑制や一時動物実験施設が使用不能となったことで、loxpマウスであるADAM10およびCreマウスであるCol2a1- creの繁殖がともに悪かったため、2023年度は凍結胚からの再度作製を行う必要があり、凍結胚からのマウス作製を行い、実験に用いる軟骨特異的ノックアウトマウス(CKOマウス) Col2a1- cre;ADAM10fl/fl作製を進めてきた。1年間かけて不安定であったマウス作製に成功し、現時点で軟骨特異的ノックアウトマウス(CKOマウス) Col2a1- cre;ADAM10fl/fl完成まで順調に進んでいる

Strategy for Future Research Activity

前述のように遅延していた計画が本年度は順調に進む予定である。そのため、2023年度に行う予定であった以下の実験計画を本年度から本格的に進めていく予定である。軟骨特異的ノックアウトマウス(CKOマウス) Col2a1- cre;ADAM10fl/flを用いて、軟骨変性の評価を行っていく。実験計画として３つの軟骨変性モデルの作製(①DMM model、②長期自然経過、③強制運動負荷model (in vivoモデル)）を計画している。以前作製したCKOマウスを用いて、これまで行ってきた実験として、IL-1α刺激によるexplant culture (ex vivoモデル)を行い、サフラニンO染色低下を認めたことから、ADAM10は軟骨変性に関与していることが考えられた。本年度行っていく計画として、DMM手術による軟骨変性モデル(in vivoモデル)の免疫染色および長期自然経過(in vivoモデル)に対するサフラニンO染色や免疫染色による軟骨変性の評価である。また膝関節/大腿骨頭の両方を用いて、軟骨変性に関与するバイオマーカーについて免疫組織染色やCT scanを用いた骨形態評価を行っていく予定である。軟骨および軟骨以外(肝臓・筋肉など)の正常組織にADAM10がどの程度発現しているかについて、遺伝子発現レベル/蛋白レベルで評価していく。我々が以前にin vitroで証明している軟骨変性によるCD44断片化亢進、およびADAM10発現を抑制することによるCD44断片化の抑制についてin vivoでも解明していくことで、軟骨変性の病態について明らかにしていく。変形性関節症モデルの軟骨変性抑制のメカニズムを明らかにすることで、変形性関節症の病態を解明につがなり、今後の変形性関節症治療および予防につなげていくことができると考えている。

Research Products

• [Journal Article] Association between laughter, frailty, and depression in rheumatoid arthritis patients (2024)
  • Author(s): Suzuki Mochihito、Kojima Toshihisa、Terabe Kenya、Ohashi Yoshifumi、Sato Ryo、Kosugiyama Hironobu、Hasegawa Junya、Ohno Yusuke、Nagai Kaoru、Ohnishi Chinami、Sugiura Hideshi、Fujita Hitomi、Nagayoshi Mako、Kojima Masayo、Asai Shuji、Imagama Shiro
  • Journal Title: International Journal of Rheumatic Diseases Volume: 27 Issue: 1
  • DOI: 10.1111/1756-185x.15034
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Choice of and response to treatment in patients with early-diagnosed rheumatoid arthritis: Real-world data from an inception cohort in Japan (NICER-J) (2023)
  • Author(s): Suzuki Mochihito、Asai Shuji、Hara Ryota、Hirano Yuji、Nagamine Satomi、Kaneko Tetsuya、Sakane Hideo、et,al
  • Journal Title: Journal of Orthopaedic Science Volume: Online ahead of print. Issue: 3 Pages: 921-926
  • DOI: 10.1016/j.jos.2023.03.020
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Influence of frailty on patient global assessment in rheumatoid arthritis (2022)
  • Author(s): Suzuki Mochihito、Asai Shuji、Sobue Yasumori、Ohashi Yoshifumi、Koshima Hiroshi、Okui Nobuyuki、Ishikawa Hisato、Takahashi Nobunori、Terabe Kenya、Kishimoto Kenji、Hattori Kyosuke、Imagama Shiro、Kojima Toshihisa
  • Journal Title: Geriatr Gerontol Int Volume: 22 Issue: 5 Pages: 399-404
  • DOI: 10.1111/ggi.14375
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Validation of grip strength as a measure of frailty in rheumatoid arthritis (2022)
  • Author(s): Sobue Yasumori、Suzuki Mochihito、Ohashi Yoshifumi、Koshima Hiroshi、Okui Nobuyuki、Funahashi Koji、Ishikawa Hisato、Inoue Hidenori、Kojima Masayo、Asai Shuji、Terabe Kenya、Kishimoto Kenji、Maeda Masataka、Kihira Daisuke、Imagama Shiro、Kojima Toshihisa
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Issue: 1 Pages: 21090-21090
  • DOI: 10.1038/s41598-022-21533-5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 関節リウマチ患者の笑いとフレイルの関係について～Fairy studyより～ (2023)
  • Author(s): 鈴木 望人, 小嶋 俊久, 大橋 禎史, 佐藤 良, 紀平 大介, 前田 真崇, 岸本 賢治, 寺部 健哉, 浅井 秀司, 今釜 史郎
  • Organizer: 第67回日本リウマチ学会総会・学術集会
• [Presentation] フレイル予備群の関節リウマチ患者におけるフレイル進行の予測因子の検討～T-FLAG study 2020年から2022年のデータを使用して～ (2023)
  • Author(s): 大橋 禎史, 高橋 伸典, 祖父江 康司, 鈴木 望人, 佐藤 良,前田 真崇, 紀平 大輔, 岸本 賢治, 寺部 健哉, 浅井 秀司, 小島 俊久, 今釜 史郎
  • Organizer: 第67回日本リウマチ学会総会・学術集会
• [Presentation] フレイル予備群の関節リウマチ患者における正常群へ改善の予測因子の検討～T-FLAG study 2020年から2022年のデータを使用して～ (2023)
  • Author(s): 大橋 禎史, 高橋 伸典, 祖父江 康司, 鈴木 望人, 佐藤 良, 前田 真崇, 紀平 大介, 岸本 賢治, 寺部 健哉, 浅井 秀司, 小嶋 俊久, 今釜 史郎
  • Organizer: 第67回日本リウマチ学会総会・学術集会
• [Presentation] 関節リウマチ患者における社会的フレイルについて～T-FLAG studyより～ (2023)
  • Author(s): 鈴木 望人,祖父江 康司,大橋 禎史,佐藤 良,前田 真崇,紀平 大介,岸本 賢治,寺部 健哉,浅井 秀司,今釜 史郎
  • Organizer: 第96回日本整形外科学会学術総会
• [Presentation] 関節リウマチ患者の笑いとフレイルの関係について～Fairy studyより～ (2023)
  • Author(s): 鈴木 望人, 小嶋 俊久,大橋 禎史,佐藤 良,紀平 大介,前田 真崇,岸本 賢治,寺部 健哉,浅井 秀司,今釜 史郎
  • Organizer: 第96回日本整形外科学会学術総会
• [Presentation] フレイル予備群の関節リウマチ患者におけるフレイル進行の予測因子 ～T-FLAG study 2020年から2022年のデータを使用して～ (2023)
  • Author(s): 大橋 禎史, 高橋 伸典,祖父江 康司,鈴木 望人,前田 真崇,紀平 大介,岸本 賢治,寺部 健哉,浅井 秀司,小嶋 俊久,今釜 史郎
  • Organizer: 第96回日本整形外科学会学術総会
• [Presentation] 関節リウマチ患者におけるフレイルの関連因子の検討 ～T-FLAG study 2022年 のデータを使用して～ (2023)
  • Author(s): 大橋 禎史, 高橋 伸典,祖父江 康司,鈴木 望人,前田 真崇,紀平 大介,岸本 賢治,寺部 健哉,浅井 秀司,小嶋 俊久,今釜 史郎
  • Organizer: 第96回日本整形外科学会学術総会
• [Presentation] フレイル予備群の関節リウマチ患者における正常群へ改善の予測因子 ~T-FLAG study 2020年から2022年のデータを使用して～ (2023)
  • Author(s): 大橋 禎史, 高橋 伸典, 祖父江 康司, 鈴木 望人, 前田 真崇, 紀平 大介, 岸本 賢治, 寺部 健哉, 浅井 秀司, 小嶋 俊久, 今釜 史郎
  • Organizer: 第96回日本整形外科学会学術総会
• [Presentation] 関節リウマチ患者における社会的フレイルについて～T-FLAG studyより～ (2023)
  • Author(s): 鈴木 望人, 祖父江 康司,大橋 禎史,佐藤 良,小杉山 裕亘,長谷川 純也,大野 祐輔,寺部 健哉,浅井 秀司,今釜 史郎
  • Organizer: 日本リウマチ学会中部支部学術集会
• [Presentation] フレイル予備軍の関節リウマチ患者におけるフレイル進行の予測因子～多施設共同 研究T-FLAG studyより～ (2023)
  • Author(s): 大橋 禎史, 佐藤 良, 前田 真崇, 鈴木 望人, 祖父江 康司, 寺部 健哉, 浅井 秀司,高 橋 伸典,今釜 史郎
  • Organizer: 日本リウマチ学会中部支部学術集会
• [Presentation] The impact of patient-reported outcomes on Boolean 2.0 remission criteria in rheumatoid arthritis patients in real clinical -a multicenter observational study: T-FLAG study (2023)
  • Author(s): Suzuki Mochihito, Yasumori Sobue, Yoshifumi Ohashi, Kenya Terabe, Shuji Asai, Shiro Imagama
  • Organizer: American College of Rheumatology (ACR) annual meeting2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Usefulness of RAPID3 in Assessing Unmet Needs of Patients with Rheumatoid Arthritis in Remission n or with Low Disease Activity -a multicenter observational study: T-FLAG study- (2023)
  • Author(s): Suzuki Mochihito, Nobunori Takahashi, Yasumori Sobue, Yoshifumi Ohashi, Kenya Terabe, Shuji Asai, Shiro Imagama
  • Organizer: American College of Rheumatology (ACR) annual meeting2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The impact of patient-reported outcomes on Boolean 2.0 remission criteria in rheumatoid arthritis patients in real clinical practice -a multicenter observational study: T-FLAG study (2023)
  • Author(s): Suzuki Mochihito, Yasumori Sobue, Yoshifumi Ohashi, Kenya Terabe, Shuji Asai, Shiro Imagama.
  • Organizer: APLAR2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 関節リウマチ患者のアンメットニーズにおけるRAPID3の有用性 (2022)
  • Author(s): 発表者：鈴木望人、高橋伸典、祖父江康司、大橋禎史、岸本賢治、前田真崇、寺部健哉、浅井秀司、小嶋俊久、今釜史郎
  • Organizer: 第95回日本整形外科学会学術総会