Pathophysiology of bone disorder in light of epigenetic alteration and comprehensive network of transcription factors

• Project/Area Number: 23K20314
• Project/Area Number (Other): 20H03458 (2020-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2020-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 49020:Human pathology-related
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 北澤 荘平 愛媛大学, 医学系研究科, 教授 (90186239)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北澤 理子 愛媛大学, 医学部附属病院, 准教授 (00273780) ; 原口 竜摩 愛媛大学, 医学系研究科, 准教授 (00423690) ; 小原 幸弘 愛媛大学, 医学系研究科, 助教 (50792214)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000); Fiscal Year 2024: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2021: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2020: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
• Keywords: 破骨細胞 / 遺伝子プロモータ / エピジェネティクス / 遺伝子改変動物 / 転写調節陰性 / 骨代謝 / 骨芽細胞 / 腫瘍随伴症候群 / RANKL / 骨破壊 / 転写因子 / 破骨細胞分化因子 / 転写調節因子 / DNAメチル化 / メチル化DNA / TATAボックス / 遺伝子発現制御

Outline of Research at the Start

本申請課題では、加齢や糖尿病、骨転移巣で、遺伝子発現を制御する転写調節因子ネットワーク機構、エピジェネティクス変化について検討する。時間負荷（高継代数）の作用や生活習慣病による酸化的ストレスの作用を「遺伝子発現をpin-pointで規定するTATA-box直上のCpGメチル化による新規のエピジェネティクス機構」に着目し、個体レベルで検討する。またRANKL産生腫瘍で破骨細胞を誘導する骨巨細胞腫の病理組織や初代培養細胞を用いて、「ヒストン蛋白H3.3活性化による骨吸収メカニズム」を検討し、治療戦略に繋がる知見の集積を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

現代の超高齢化社会では筋肉量減少・運動能力低下とともに、性差無く「老人性骨粗鬆症」を来たし、所謂フレイル状態から身体機能や認知機能低下による要介護状態を招くため、医療社会福祉上の重要課題となっている。申請者等は、上記非定型的なエピジェネティクス機構と、加齢現象である①組織や細胞の経年劣化、②糖尿病などの生活習慣病による最終糖化産物（AGE）や酸化的ストレスの蓄積との関連に着目し、加齢や骨芽細胞、マクロファージ培養細胞の高継代数という時間的負荷で、CpGメチル化によるRANKL遺伝子と受容体RANK遺伝子の発現低下を来たすことを明らかにし、学会報告、論文投稿することが出来た。また、糖尿病関連の骨代謝研究の中で、培養骨芽細胞への酸化的ストレス負荷は、骨形成抑制/骨吸収促進に繋がる遺伝子発現profileの変化（p16INK4a増加、RANKL増加、OPG低下、sFRP4増加によるWnt signal低下）を呈することをもとに、sFRP4遺伝子遺伝子改変動物を作成し、このsFRP4が、皮質骨と骨梁組織のバランサーであることを示すことに成功した。さらに酸化的ストレス下および腫瘍との共存下に於ける個体レベルでの骨代謝の変化についても、これまで準備を進めたRANKL可視化GFPマウスおよびTATA-box上流のCpG部位を遺伝子編集でGpGをCpTに変化させ、メチル化を阻害する遺伝子編集マウスを筑波大学との共同で既に作製しており、これまでの報告と合わせ、第113回、日本病理学会春季総会にて宿題報告を行った。現在、論文化が出来ていない研究についてまとめを行い、一流雑誌への投稿に向けてデータ整理、文献整理を進めている。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Reduced chemokine <scp>C‐C</scp> motif ligand 1 expression may negatively regulate colorectal cancer progression at liver metastatic sites (2024)
  • Author(s): Iwata Miku、Haraguchi Ryuma、Kitazawa Riko、Ito Chihiro、Ogawa Kohei、Takada Yasutsugu、Kitazawa Sohei
  • Journal Title: Journal of Cellular and Molecular Medicine Volume: 28 Issue: 7
  • DOI: 10.1111/jcmm.18193
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Histone Modification in Histochemistry and Cytochemistry (2023)
  • Author(s): Kitazawa R, Haraguchi R, Kitazawa S.
  • Journal Title: ACTA HISTOCHEMICA ET CYTOCHEMICA Volume: 56 Issue: 3 Pages: 41-47
  • DOI: 10.1267/ahc.23-00014
  • ISSN: 0044-5991, 1347-5800
  • Year and Date: 2023-06-27
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Glomangiopericytoma with<i>CTNNB1</i>mutation (2023)
  • Author(s): Iwata Shinji、Kitazawa Riko、Kitazawa Sohei、Hato Naohito
  • Journal Title: BMJ Case Reports Volume: 16 Issue: 9 Pages: e256787-e256787
  • DOI: 10.1136/bcr-2023-256787
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Demethylation in Promoter Region of Severely Damaged Hepatocytes Enhances Chemokine Receptor CXCR4 Gene Expression (2023)
  • Author(s): Ito C, Haraguchi R, Ogawa K, Iwata M, Kitazawa R, Takada Y, Kitazawa S.
  • Journal Title: Histochem Cell Biol Volume: 160 Issue: 5 Pages: 407-4018
  • DOI: 10.1007/s00418-023-02229-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mucinous cystadenoma of the pancreas associated with pancreatic pseudocyst (2023)
  • Author(s): Horiuchi Atsushi、Akehi Shun、Abe Yousuke、Ichikawa Nanako、Kawaharada Sakura、Kitazawa Sohei、Kitazawa Riko
  • Journal Title: Journal of Surgical Case Reports Volume: 2023 Issue: 2 Pages: 1-4
  • DOI: 10.1093/jscr/rjad026
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Acute myocardial infarction caused by coronary mucormycotic embolism. (2023)
  • Author(s): Kitazawa S, Kitazawa R
  • Journal Title: IDCases Volume: 31 Pages: e01686-e01686
  • DOI: 10.1016/j.idcr.2023.e01686
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Histochemistry, Cytochemistry and Epigenetics (2022)
  • Author(s): Kitazawa S, Ohno T, Haraguchi R, Kitazawa R
  • Journal Title: ACTA HISTOCHEMICA ET CYTOCHEMICA Volume: 55 Issue: 1 Pages: 1-7
  • DOI: 10.1267/ahc.21-00095
  • NAID: 130008164508
  • ISSN: 0044-5991, 1347-5800
  • Year and Date: 2022-02-26
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] In situ sequence-specific visualization of single methylated cytosine on tissue sections using ICON probe and rolling-circle amplification (2022)
  • Author(s): Kitazawa Sohei、Haraguchi Ryuma、Takaoka Yuki、Kitazawa Riko
  • Journal Title: Histochemistry and Cell Biology Volume: 159 Issue: 3 Pages: 263-273
  • DOI: 10.1007/s00418-022-02165-2
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ETS1 governs pathological tissue-remodeling programs in disease-associated fibroblasts (2022)
  • Author(s): Yan Minglu、Komatsu Noriko、Muro Ryunosuke、Huynh Nam Cong-Nhat、Kitazawa Riko、Kitazawa Sohei、Pluemsakunthai Warunee、Mitsui Yuichi、Satoh Takashi、Okamura Tadashi、Nitta Takeshi、Im Sin-Hyeog、Kim Chan Johng、Kollias George、Tanaka Sakae、Okamoto Kazuo、Tsukasaki Masayuki、Takayanagi Hiroshi
  • Journal Title: Nature Immunology Volume: 23 Issue: 9 Pages: 1330-1341
  • DOI: 10.1038/s41590-022-01285-0
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Macrophages are requisite for angiogenesis of type H vessels during bone regeneration in mice (2022)
  • Author(s): Kohara Yukihiro、Kitazawa Riko、Haraguchi Ryuma、Imai Yuuki、Kitazawa Sohei
  • Journal Title: Bone Volume: 154 Pages: 116200-116200
  • DOI: 10.1016/j.bone.2021.116200
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] エピジェネティクス総論 (2022)
  • Author(s): 北澤荘平
  • Journal Title: 病理と臨床 Volume: 40 Pages: 102-108
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 特集編集：エピジェネティクスと病理 (2022)
  • Author(s): 北澤荘平、宇於崎宏
  • Journal Title: 病理と臨床 Volume: 40 Pages: 101-101
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel animal model of soft tissue tumor due to aberrant hedgehog signaling activation in pericyte lineage (2022)
  • Author(s): Haraguchi Ryuma、Kitazawa Riko、Kohara Yukihiro、Imai Yuuki、Kitazawa Sohei
  • Journal Title: Cell and Tissue Research Volume: 388 Issue: 1 Pages: 63-73
  • DOI: 10.1007/s00441-022-03578-0
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] New Insights into the Pathogenesis of Diabetic Nephropathy: Proximal Renal Tubules Are Primary Target of Oxidative Stress in Diabetic Kidney (2020)
  • Author(s): Ryuma Haraguchi, Yukihiro Kohara, Kanako Matsubayashi, Riko Kitazawa, Sohei Kitazawa
  • Journal Title: ACTA HISTOCHEMICA ET CYTOCHEMICA Volume: 53 Issue: 2 Pages: 21-31
  • DOI: 10.1267/ahc.20008
  • NAID: 130007836959
  • ISSN: 0044-5991, 1347-5800
  • Year and Date: 2020-04-28
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Knockdown of Lrp1 in RAW264?cells inhibits osteoclast differentiation and osteoclast-osteoblast interactions in?vitro (2020)
  • Author(s): Kohara Yukihiro、Haraguchi Ryuma、Kitazawa Riko、Kitazawa Sohei
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 523 Issue: 4 Pages: 961-965
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.01.065
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 破骨細胞形成に関わる遺伝子発現調節機構とその異常（宿題報告2） (2024)
  • Author(s): 北澤荘平
  • Organizer: 第113回日本病理学会総会
  • Invited
• [Presentation] エピジェネティクスの組織化学 (2022)
  • Author(s): 北澤荘平
  • Organizer: 日本組織細胞化学会
  • Invited
• [Presentation] メチル化シトシン塩基配列特異的な検出法の開発 (2022)
  • Author(s): 北澤荘平
  • Organizer: 日本組織細胞化学会
  • Invited