変形性関節症におけるB細胞と液性免疫の役割の解明

Research Project

Project/Area Number	23K08692
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 56020:Orthopedics-related
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	山神良太東京大学, 医学部附属病院, 助教 (00722191)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	寺島明日香東京大学, 医学部附属病院, 特任講師 (30596937) 矢野文子東京大学, 医学部附属病院, 届出研究員 (80529040)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000) Fiscal Year 2025: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000) Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords	変形性膝関節症 / B細胞
Outline of Research at the Start	変形性関節症 (Osteoarthritis, OA) の病態は、滑膜や免疫がその発症や進行に重要であるが、OAにおけるB細胞の役割は分かっていない。本研究では、滑膜中のB細胞や形質細胞の数やimmunoglobulin濃度が臨床像に及ぼす影響を解析するとともに、関節液中のimmunoglobulin標的分子を探索し、OA進行に与える影響を実験的に解析する。さらに液性免疫系が正常関節の維持、およびOA進行における役割についても検証を行う。滑膜中のB細胞・形質細胞および液性免疫が関節でどのような役割を果たしているかを解明することで、OAの病態を制御する新たな手段の開発につながることが期待される。
Outline of Annual Research Achievements	現在我々は人工膝関節手術の患者に十分なインフォームドコンセントを行い、従来破棄されてきた滑膜組織や骨軟骨組織を臨床検体として保存、解析に取り組んでいる。その中でOA患者のRNAシーケンス (RNA-seq)の検討からImmunoglobulin関連遺伝子の多寡により症例が二分され、発現上昇の患者では組織学的にB細胞や形質細胞、Noduleが多く、MRIでもEffusionが目立つ傾向があることを突き止めてきた。病理組織像のみでは切片の位置等によりバイアスが生じる懸念があるが、RNA-seqから細胞割合を推定するツールであるCIBERSORTを用いてもImmuongulobulin遺伝子発現が多い群で有意にB細胞と形質細胞の割合が高いことを突き止めた。さらに患者立脚型評価であるKOOSのスコアにおいては、Immunogulobulin発現の多い群ではPainとSymptomが低いという結果であった。一方、ELISAにより関節液を分析したが、Immunoglobulin遺伝子発現の多寡からは抗Collagen2抗体の吸光度は差が出なかった。マウスモデル解析に関しては、老齢マウスを用いたシングルセルの解析により、滑膜組織においてB細胞が若年に比し増加することが確認された。また、OAへ発展する滑膜炎は、機械的摩耗に伴う軟骨基質のDebrisが誘因となるが、比較的にマウスとの相同性の高い軟骨基質であるウシコラーゲンを関節内に注射するというモデルを考案し、週3回注射を6週継続し、抗CD20抗体の免疫染色像を確認したところ、25%の割合で免疫染色陽性の細胞が確認され、B細胞を伴う滑膜炎が確認された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 臨床検体に関しては、変形性膝関節症で手術を行う症例において、手術上の必要性からCTが撮影される割合が多く、MRIを撮像する頻度は低いため、症例数の伸びがあまりない。ELISAにより関節液の抗体の解析を試みたが、関節液は濃度だけではなく、液量が大幅に増減することもあり、抗体量の増加などを証明することは難しいことが示唆された。マウス実験では、ウシコラーゲンの注射により滑膜炎とB細胞の出現は確認されたものの割合が低くそれを用いた実験等が行えていない。シングルセル実験に関してはマウス老齢モデル滑膜でのB細胞増加を示すことができたが、ヒト滑膜を用いてのシングルセル実験は行えていない。以上のことから順調に研究が進んでいるとは言い難い。
Strategy for Future Research Activity	マウスモデルの変更を検討する必要がある。マウスの体内に錘を挿入もしくは体幹に錘を巻き付けた状態でトレッドミルテストを行うことにより、膝関節に対し非侵襲的に力学的負荷を増加させたモデルがどのような病理像を呈するのか確認し、CD20抗体を用いた免疫染色によるB細胞の存在を確認する。また、RNA-seqを提出することによって力学的負荷がImmunoglobulin遺伝子の発現を誘発するかどうかを確認し、B細胞の関わりを推定する。