| Project/Area Number |
22K16777
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 56020:Orthopedics-related
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| Research Institution | Jikei University School of Medicine |
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Principal Investigator |
嘉山 智大 東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (80793702)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2025: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
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: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | Mkx / Collagen / 腱 / 靱帯 / 半月板 / AGEs / 終末糖化産物 / メカニカルストレス / コラーゲン / Mohawk / I型コラーゲン |
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| Outline of Research at the Start |
人体において腱・靱帯の修復は難しく、保存療法や手術療法でも早期回復は困難である。その原因として、腱・靱帯の成熟・修復メカニズムが不明であることが挙げられる。そこで腱・靱帯の重要な制御因子であるMohawk (MKX)遺伝子に注目し、腱・靱帯がどの様に出来るかを調べ、正常な腱や靱帯構造を促す因子を検証している。
本研究は腱・靱帯の主成分であるコラーゲンの成熟過程を明らかにすることで、腱・靱帯の再生や修復を可能にすることを目的としている。
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| Outline of Annual Research Achievements |
腱や靱帯の主要成分であるコラーゲン解析を目的とし、腱・靱帯細胞への分化能を有する間葉系幹細胞の研究を行なっている。臨床でも使用されている超音波刺激装置を用いて細胞に刺激を与え、腱特異的遺伝子Mohawk(Mkx)を始めとしたI型コラーゲン線維の成熟に重要なCol1, Tnmd, Fmodなどの遺伝子発現の条件検討を行なっている。
さらに、近年腱の重要遺伝子として注目されているPiezo１遺伝子の過剰発現により腱のコラーゲン線維の増大が報告されているが、これらがメカニカルストレスにより誘導できるかを明らかにすることにより、腱・靱帯のコラーゲン線維の成熟メカニズムの解明につながると考えている。
また、ヒトの半月板や軟骨組織でもMkxの発現が確認され、これらが変性に影響を与えていることが明らかとなっている。我々は以前適度な運動負荷がMkxの発現に重要であることを腱細胞で明らかにしているが、過剰な負荷が半月板や軟骨にどのような影響を与えているかは明らかになっていないため、間葉系幹細胞の腱・靱帯・軟骨・半月板の運動応答メカニズムの解明が重要であると考えている。
マウス実験では野生型とMkx ノックアウトマウスの腱を用いて終末糖化産物（Advanced Glycated End-products: AGEs)の解析を行なっている。トレッドミル負荷試験で運動刺激を与えられたマウスのアキレス腱を破砕し、質量定量装置(Liquid chromatography- mass spectrometry: LC-MS)を用いてコラーゲンの成熟を評価している。今まで小さな線維性組織は解析困難であったが、このLC-MSを用いることで、小さなサンプルでも正確に測定することが可能になった。これらの応用によって、様々なサンプルでのAGEsを測定し、コラーゲン評価を行なっている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
現在細胞調整にや機械刺激の条件検討でやや実験に遅れが生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
近年腱の重要遺伝子として注目されているPiezo１遺伝子が、細胞レベルでどのように関わっているかも調べている。Piezo1の過剰発現により腱のコラーゲン線維の増大が報告されているが、これらがメカニカルストレスにより誘導できるかを明らかにすることにより、腱・靱帯のコラーゲン線維の成熟メカニズムの解明につながると考えている。
また半月板や関節軟骨などでもMkxの重要性が報告されており、変形性膝関節症に重要である腱・靱帯・半月板・軟骨にMkxが関与しているということになる。これら間葉系幹細胞由来の組織でのMkxの機能を明らかにするべく、ヒトのサンプルを用いてMkx発現の実験を行うために倫理委員会申請中である。
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