骨折骨癒合を制御する生理活性物質の包括的探索と機能解析 cDNAマイクロアレイおよびノックアウトマウスを用いた解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13671490
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 山崎 正志 千葉大学, 医学部附属病院, 助手 (50281712)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 関 直彦 千葉大学, 大学院・医学研究院, 助教授 (50345013) ; 大河 昭彦 千葉大学, 大学院・医学研究院, 助手 (30312945)
• Keywords: cDNA microarray / gene expression / mouse / bone formation / fracture repair / periostin / knock-out mouse / TNF-alpha

Research Abstract

骨折治癒の初期過程に関与する遺伝子を包括的に解析することを目的とし、cDNAマイクロアレイを用いてマウス脛骨骨折治癒過程での遺伝子発現を解析した。マウス脛骨骨幹部に閉鎖性横骨折を作成した。骨折後3日目の仮骨のtotal RNAからpolyA-RNAを調整し、逆転写反応によりプローブcDNAを作成した。これをマウスfetus cDNAライブラリーから作成したcDNAマイクロアレイ(2304クローン)にハイブリダイズさせた。その結果、6つの遺伝子の発現量が骨折仮骨で2倍以上増加しており、逆に11の遺伝子の発現量が50%以下に低下していた。発現上昇が見られた6つの遺伝子のうちSPARC, biglycan, dercorinは、これまでの報告で、骨折仮骨における発現増加がすでに確認されていた。一方、残りの3つの遺伝子periostin, calumenin, FHL-1については、これまでに骨折仮骨での発現の報告がなく、今回の検討で始めて明らかにされたものであった。発現量増加の見られた6つの遺伝子について、RT-PCR法により発現量の相違の確認実験を行い、いずれの遺伝子も発現が増加していることを確認した。cDNAマイクロアレイにて最も発現量増加が多かったperiostinについて、Northern blotting, in situ hybridizationにより、骨折治癒過程における時間的空間的発現を検討した。その結果、骨折後3から7日目の未分化な間葉系細胞および骨膜細胞でperiostin遺伝子の強い発現を認め、骨折後14日目には、その発現が急速に低下することが明らかとなった。本研究の結果から、periostinは前骨芽細胞の特異的なマーカーであり、骨折治癒初期の仮骨形成に重要な役割を果たしていると推察された。

Research Products

• [Publications] Nakazawa, T: "Spatial and temporal expression of periostin, a novel gene detected by complementary DNA microarray during fracture healing"Transactions of the 49th annual meeting, Orthopaedic Research Society. 296 (2003)
• [Publications] Nakajima, A.: "Mechanism for the enhancement of fracture healing treated with low dose human parathyroid hormon (1-34)"J Bone Miner Res. 17. 2038-2047 (2002)
• [Publications] Kon, T.: "Expression of osteoprotegerin, RANK-L (osteoprotegerin ligand) and related pro-inflammatory cytokines during fracture healing"J. Bone Miner. Res.. 16. 1004-1014 (2001)
• [Publications] Nakajima, F.: "Spatial and temporal gene expression in chondrogenesis during fracture healing and the effects of basic fibroblast growth factor"J. Orthop. Res.. 19. 935-944 (2001)
• [Publications] Nakajima, A.: "Spatial and temporal gene expression for fibroblast growth factor type I receptor (FGFR1) during fracture healing in the rat"Bone. 29. 458-466 (2001)