治療標的分子探索を目指したNF-κBシグナルの関節軟骨維持・変性制御機構の解明

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K10460
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小林 寛 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (20407951)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 澤田 良子 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (30648308) [Withdrawn] ; 矢野 文子 東京大学, 医学部附属病院, 特任助教 (80529040)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: NF-κB シグナル / 変形性関節症

Outline of Annual Research Achievements

NF-κBシグナルは軟骨発生・分化を促進する反面、関節軟骨変性を促進する酵素を誘導するという、一見相反する多彩な作用を有することを明らかにしてきた。本研究では、関節軟骨におけるNF-κBシグナルの作用をin vivo, in vitroの両面から詳細に解析し、その全貌を明らかにするとともに、NF-κB関連の膨大なシグナルネットワークの蓄積を活用して新規創薬の標的分子を探索し、関節軟骨の変性予防・修復・再生の実現への道筋を切り開くことを目的としている。
今年度は、タモキシフェン誘導型軟骨特異的Cre作動マウス（Col2a1-CreERT）とRela floxマウスを交配し、ホモおよびヘテロノックアウトマウスを作成し、軟骨特異的、かつ時期特異的に対象遺伝子をノックアウトし、変形性関節症モデルを外科的に作成して解析を行った。その結果、ホモノックアウトマウスでは、軟骨の変性が進行しており、一方、ヘテロノックアウトマウスでは、軟骨基質分解酵素の抑制がみられた。いずれのマウスでも軟骨基質分解酵素の発現抑制がみられていた。一方、Relaの下流遺伝子として抗アポトーシス作用をもつ遺伝子は、ホモノックアウトマウスでは誘導されておらず、軟骨細胞のアポトーシスが亢進していた。これら下流遺伝子の発現調節は、Relaの発現量が少量でも抗アポトーシス因子が誘導されることが関係していると考えられた。
今後は、IKKノックアウトマウスを作成し、解析を進めるとともに、IKK阻害剤などNF-κBシグナルを抑制することで変形性関節症の治療が可能であるかを解析して行く予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

タモキシフェン誘導型軟骨特異的Cre作動マウス（Col2a1-CreERT）とRela floxマウスを交配し、ホモおよびヘテロノックアウトマウスを作成し、軟骨特異的、かつ時期特異的に対象遺伝子をノックアウトし、変形性関節症モデルを外科的に作成して解析を行った。その結果、ホモノックアウトマウスでは、軟骨基質分解酵素の発現抑制が見られるのにも関わらず、軟骨の変性が進行していた。この原因としてホモノックアウトマウスでは軟骨のアポトーシスが亢進していることが明らかとなった。マイクロアレイの結果、Relaによって転写制御される抗アポトーシス作用を持つ遺伝子が明らかとなった。一方、ヘテロノックアウトマウスでは、軟骨基質分解酵素の抑制がみられ、さらに軟骨変性の進行が抑制されていた。ヘテロノックアウトマウスでは軟骨のアポトーシスの亢進は見られなかった。これら下流遺伝子の発現調節は、Relaの発現量が少量でも抗アポトーシス因子が誘導されることが関係していると考えられた。

Strategy for Future Research Activity

Relaによる軟骨制御についてそのメカニズムが明らかとなったため、引き続きIKKノックアウトマウスを用いて解析を行う予定である。Relaと同様にタモキシフェン誘導型軟骨特異的Cre作動マウス（Col2a1-CreERT）とIKK floxマウスを交配し、ホモおよびヘテロノックアウトマウスを作成し、軟骨特異的、かつ時期特異的に対象遺伝子をノックアウトし、変形性関節症モデルを外科的に作成して解析を行う予定である。その際、Relaの下流遺伝子として同定された抗アポトーシス作用を持つ遺伝子の発現に着目する。また、IKK独自の作用の有無についても解析を進める予定である。また、IKK阻害剤などのNF-κBシグナルの阻害剤を用いて、膝関節注射などを行い、治療ターゲットとしての可能性を検討する予定である。

Causes of Carryover

おおむね順調に研究が進んだために、必要以上の研究費の支出が発生しなかった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

IKKノックトマウスを用いた遺伝子解析にかかる費用、交配用マウスなど。

Research Products

• [Journal Article] Biphasic regulation of chondrocytes by Rela through induction of anti-apoptotic and catabolic target genes. (2016)
  • Author(s): Kobayashi H, Chang SH, Mori D, Itoh S, Hirata M, Hosaka Y, Taniguchi Y, Okada K, Mori Y, Yano F, Chung UI, Akiyama H, Kawaguchi H, Tanaka S, Saito T.
  • Journal Title: Nat Commun. Volume: 10 Pages: -
  • DOI: 1038/ncomms13336.
  • Peer Reviewed / Open Access