A comprehensive proteomic analysis for the Identification of factors contributing to hyaline cartilage regeneration

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H05455
• Research Institution: Tokai University
• Principal Investigator: 佐藤 正人 東海大学, 医学部, 教授 (10056335)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 豊田 恵利子 東海大学, 医学部, 特定研究員 (90749269)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: タンパク質 / miRNA / マイクロアレイ解析 / 細胞シート

Outline of Annual Research Achievements

関節軟骨損傷部に自家軟骨細胞シートを移植することにより、硝子軟骨での再生/修復が促進することが確認されており、現在同種軟骨細胞シートを移植する臨床研究が進められている。軟骨細胞シートの軟骨修復メカニズムとして、軟骨細胞シートから産生される軟骨同化作用を持つ因子の産生が骨髄由来幹細胞の軟骨分化促進に寄与していると推定されている。細胞シートの軟骨修復メカニズムを明らかにすることは、自然には修復しないといわれている関節軟骨の再生に有用な因子の同定につながる可能性がある。本研究では、軟骨修復作用が認められている成人膝軟骨細胞シートが分泌する因子の網羅的な解析を行い、硝子軟骨再生メカニズムに寄与する新たな因子の探索を行った。
異種同所性移植モデルによる軟骨修復作用の評価で、軟骨修復作用に優劣が認められた軟骨細胞シートの培養上清（12例分）について、アプタマー法によるタンパク質解析（Somascan）を実施し、1129種のタンパク質の相対量を解析した。骨軟骨発生関連因子とされる6因子を含む26因子に軟骨修復作用との関連性が示唆された。これらの中から軟骨関連因子の他、関連が未知の因子についてもELISA法により上清中への産生量を確認した。細胞シートからの産生が確認できた因子について、修復作用が低下する細胞シート作製条件下での遺伝子発現変化、産生量の変化等を解析した結果、Wntシグナル抑制因子、炎症反応制御因子、増殖因子で、軟骨修復作用と相関した変化を示すことが確認された。
軟骨修復作用を認めた細胞シートのエクソソームに特徴的なmiRNAの予測標的遺伝子は、カドヘリンシグナル経路とWntシグナル経路の遺伝子が含まれ、これらの経路を修飾する可能性が考えられた。そこで、エクソソームに特徴的なmiRNAについて、RT-PCRによる発現が確認された。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Combined surgery and chondrocyte cell-sheet transplantation improves clinical and structural outcomes in knee osteoarthritis (2019)
  • Author(s): Sato M, Yamato M, Mitani G, Takagaki T, Hamahashi K, Nakamura Y, Ishihara M, Matoba R, Kobayashi H, Okano T, Mochida J, Watanabe M
  • Journal Title: NPJ Regen Med Volume: 4 Pages: －
  • DOI: 10.1038/s41536-019-0069-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Rabbit xenogeneic transplantation model for evaluating human chondrocyte sheets used in articular cartilage repair (2018)
  • Author(s): Takahashi T, Sato M, Toyoda E, Maehara M, Takizawa D, Maruki H, Tominaga A, Okada E, Okazaki K, Watanabe M
  • Journal Title: J Tissue Eng Regen Med Volume: 12 Pages: 2067-2076
  • DOI: 10.1002/term.2741
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 多指症由来軟骨細胞シートの拡大培養と特性変化の解析 (2019)
  • Author(s): 豊田恵利子, 佐藤正人, 前原美樹, 高橋匠, 野中謙, 飯島寛, 的場亮, 川口佑加, 佐藤千香子, 高木岳彦, 阿久津英憲, 梅澤明弘, 赤松正, 渡辺雅彦
  • Organizer: 第32回日本軟骨代謝学会
• [Presentation] Analysis of micro-RNAs in exosomes secreted by human polydactyly-derived chondrocyte sheets (2018)
  • Author(s): Toyoda E, Sato M, Maehara M, Takahashi T, Takagi T, Nonaka K, Iijima H, Matoba R, Akutsu H, Umezawa A, Akamatsu T, Watanabe M
  • Organizer: The 2018 Osteoarthritis Research Society International (OARSI) World Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Humoral factors produced by polydactyly-derived chondrocyte sheets in articular cartilage repair (2018)
  • Author(s): Takahashi T, Sato M, Toyoda E, Maehara M, Sogo Y, Tominaga A, Takagi T, Akamatsu T, Okazaki K, Watanabe M
  • Organizer: The 2018 Osteoarthritis Research Society International (OARSI) World Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Identification of altered gene expression in the expansion polydactyly-derived chondrocytes (2018)
  • Author(s): Toyoda E, Sato M, Maehara M, Takahashi,T, Takagi T, Kotoku T, Sato C, Nonaka K, Matoba R, Akutsu H, Umezawa A, Akamatsu T, Watanabe M
  • Organizer: 5th TERMIS World Congress 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Exploration of humoral factors related to cartilage regeneration produced by polydactyly-derived chondrocyte sheets and adult chondrocyte sheets (2018)
  • Author(s): Maehara M, Sato M, Toyoda E, Takahashi,T, Okada E, Takagi T, Akamatsu T, Akutsu H, Watanabe M
  • Organizer: 5th TERMIS World Congress 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 多指症由来軟骨細胞シートと成人軟骨細胞シートの特性の比較研究 (2018)
  • Author(s): 鷹取直希, 佐藤正人, 三谷玄弥, 高垣智紀, 浜橋恒介, 芹ケ野健司, 十河泰之, 渡辺雅彦
  • Organizer: 第10回日本関節鏡・膝・スポーツ整形外科学会(JOSKAS)