新たな組織再生因子リジェネリンとしてのCTGFの役割解明と再生医歯工学的応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15109010
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 滝川 正春 岡山大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (20112063)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西田 崇 岡山大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助手 (30322233) ; 久保田 聡 岡山大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助手 (90221936) ; 中西 徹 岡山大学, 大学院・医歯学総合研究科, 助教授 (30243463) ; 田畑 泰彦 京都大学, 再生医科学研究所, 教授 (50211371) ; 山本 照子 岡山大学, 大学院・医歯学総合研究科, 教授 (00127250)
• Keywords: 結合組織成長因子(CTGF) / リジェネリン / 再生 / 軟骨 / 骨 / CTGF遺伝子ノックアウトマウス / 骨髄間葉系幹細胞 / ゼラチンハイドロゲル

Research Abstract

1)ラット実験的変形性関節症や抜歯創、さらに骨延長モデルで結合組織成長因子(CTGF)の発現がみられることを確認した。ついで、CTGFを徐放性担体であるゼラチンハイドロゲルとともに、ラット実験的変形性関節症やドリルによる関節軟骨全層欠損に対し局所投与することにより、関節軟骨の再生がみられることを明らかにした。これらのことは、CTGFが骨、軟骨系組織の各組織の元来の特性を再生させる"リジェネリン"作用があることを示唆している。
2)ウサギ骨髄間葉系幹細胞をCTGF存在下で培養すると、アルシャンブルー染色陽性細胞が増加した。また、アグリカンとII型コラーゲンの遺伝子発現が亢進した。即ち、軟骨細胞への分化が促進されたと考えられる。
3)ヒト歯髄間葉系幹細胞をCTGF存在下で培養すると、I型コラーゲンとアリカリホスファターゼ活性陽性の細胞が増加した。
4)CTGF/リジェネリンの各ドメインの機能解析を行うため、各ドメインに特異的なモノクローナル抗体を調製した。また、これらの抗体を用いて各ドメインタンパクを特異的に測定できるELISAシステムを開発した。
5)遺伝子変異マウスを用いたCTGF/リジェネリンの機能解析を行うため、CTGF遺伝子ノックアウトマウス[ctgf(-/-)マウス]の成長板を組織学的に解析したところ、内軟骨性骨化の異常を確認した。なお、同マウスは生後直ちに呼吸困難で死亡するため、ctgf(+/-)のマウスの表現型も解析中である。
6)CTGF/リジェネリンの再生医歯工学的応用を目的に、上記ゼラチンハイドロゲルに加え、ハイドロキシアパタイトに対する歯髄間葉系幹細胞の接着に及ぼすCTGFの作用を調べたところ、CTGFのコーティングが、繊維芽細胞成長因子やトランスフォーミング成長因子βよりも極めて効果的であることが判明した。

Research Products

• [Publications] Nishida, T. et al.: "CTGF/Hcs24,hypertrophic chondrocyte-specific gene product, interacts with perlecan in regulating the proliferation and differentiation_of_chondrocytes"J.Cell.Physiol.. 196. 265-275 (2003)
• [Publications] Moritani, N.H. et al.: "Interaction of AP-1 and the ctgf gene : a possible driver of chondrocyte hypertrophy in growth cartilage"J.Bone Miner.Metab.. 21. 205-210 (2003)
• [Publications] Kanyama, M. et al.: "Connective tissue growth factor expressed in rat alveolar bone regeneration sites after tooth extraction"Archs.Oral Biol. 40. 723-730 (2003)
• [Publications] Kubota, S. et al.: "Transcriptional induction of connective tissue growth factor/hypertrophic chondrocyte specific 24(CTGF/Hcs24)gene by dexamethasone in human chondrocytic cells"Bone. 33. 694-702 (2003)
• [Publications] Kawaki, H. et al.: "Novel enzyme-linked Imunosorbent assay systems for the quantitative analysis of connective tissue growth factor(CTGF/Hcs24/CCN2) : Detection of HTLV-I Tax-induced CTGF from a human carcinoma cell line"DNA Cell Biol.. 22. 641-648 (2003)
• [Publications] 久保田聡, 滝川正春: "成長因子と軟骨細胞"腎と骨代謝. 16. 103-110 (2003)
• [Publications] Minato, M et al.: "Module-specific antibodies against human connective tissue growth factor : utility for structural and functional analysis of the factor as related to chondrocyte"J.Biochem.. (in press). (2004)
• [Publications] Kadota H. et al.: "Expression of Connective Tissue Growth Factor/Hypertrophic Chondrocyte-Specific Gene Product 24(CTGF/Hcs24/CCN2)During Distraction Osteogenesis"J.Bone Miner.Metab.. (in press). (2004)
• [Publications] Nishida, T. et al.: "Regeneration of defects in articular cartilage in rat knee joints by CCN2(connective tissue growth factor)"J.Bone Miner.Res.. (in press). (2004)
• [Publications] 滝川正春: "CCN遺伝子ファミリー"Molecular Medicine. 41・6(in press). (2004)
• [Publications] 西田 崇, 滝川正春: "ドラッグデリバリーシステム、DDS技術の新たな展開とその活用法"メディカルドウ社. 7 (2003)
• [Publications] Kubota, S. et al.: "Recent Research Development in Biophysics and Biochemistry"Driving the driver : molecular regulation of CTGF/Hcs24/CCN2 that regulates chondrocyte growth and differentiation(in press). (2004)