2016 Fiscal Year Annual Research Report
破骨細胞からの骨形成シグナルを利用した歯周病治療薬の応用開発
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16H05508
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| Research Institution | Matsumoto Dental University |
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Principal Investigator |
宇田川 信之 松本歯科大学, 歯学部, 教授 (70245801)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小出 雅則 松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 講師 (10367617)
中道 裕子 松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 講師 (20350829)
中村 美どり 松本歯科大学, 歯学部, 准教授 (90278177)
溝口 利英 松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 講師 (90329475)
上原 俊介 松本歯科大学, 歯学部, 講師 (90434480)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 破骨細胞 / 骨芽細胞 / 骨形成 / 骨吸収 / スクレロスチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
破骨細胞が分泌するカテプシンKの阻害剤（オダナカティブ）は、骨基質の分解という破骨細胞の機能のみが標的となる。作用機序は、カテプシンKの活性中心のシステインを阻害剤が共有結合することで酵素活性を不活化する。我々は、高回転型骨粗鬆症を呈するオステオプロテゲリン（OPG）遺伝子欠損マウスにカテプシンK阻害剤を投与する実験を行った。
【方法と結果】OPG欠損マウス（14週齢）にカテプシンK阻害剤（L006235：Tocris Bioscience）を毎日4週間経口投与した。OPG欠損マウスは、皮質骨における粗鬆化が著しく、皮質骨の海綿骨化が生じる。カテプシンK阻害剤投与は、大腿骨皮質骨における骨量増加作用を示した。カテプシンK阻害剤投与は、皮質骨粗鬆化面を減少させることから、粗鬆化面は骨形成に転じ、石灰化によって穴がふさがると考えられた。一方、OPG欠損マウスの腰椎では、二重標識の結果から、骨吸収、骨形成、石灰化の何れも著しく亢進した超高代謝回転を示し、骨量の著しい減少を呈す。カテプシンK阻害剤投与では、二重標識面が長くなり、かつ標識間の間隔が広くなり、骨量の増加が認められた 。また、骨形態計測の結果から、カテプシンK阻害剤の投与では、破骨細胞面には有意差は認められず、骨芽細胞面は有意に減少しているが、骨形成速度を促進させ、骨量は増加していた。このことから、カテプシンＫ阻害剤は、破骨細胞の分化は阻害せず、骨芽細胞の活性を促進させることにより、骨量を増加させる可能性が示された。
【考察】OPG欠損マウスにビスホスホネートを投与した場合は、破骨細胞が減少し、同時に骨芽細胞も減少することで骨代謝回転が低下して骨量が増加した。今回のカテプシンK阻害剤の投与実験では、破骨細胞の分化を阻害せず、骨形成を促進させることにより骨量を増加させると考えられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
OPG欠損マウスにカテプシンK阻害剤を毎日経口投与する実験から、カテプシンK阻害剤の投与は、破骨細胞の分化を阻害せず、骨形成を促進させることにより骨量を増加させると考えられた。一方、ビスホスホネートを投与した場合は、破骨細胞が減少し、同時に骨芽細胞も減少することで骨代謝回転が低下して骨量が増加する。以上の実験結果が得られたので、本研究課題はおおむね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
異所性骨形成モデルを用いた解析
正常マウス（C57BL/6J）、骨粗鬆症を呈するOPG欠損マウス、大理石骨病を呈するRANKL遺伝子欠損マウスに対して、骨誘導因子（rhBMP-2）を含むコラーゲンペレットを移植する。RANKLに結合するW9ペプチドは、RANKシグナルを阻害することにより破骨細胞分化を抑制するとともに、骨芽細胞表面のRANKLに結合し骨芽細胞分化を誘導するという仮説を本モデルにおいて立証する。RANKL欠損大理石骨病マウスを用いたW9の作用解析実験を詳しく行う。また、RANKL中和抗体やスクレロスチン中和抗体を使用したin vivo実験も併せて実施する。
破骨細胞からの骨形成リバースシグナルの解析
RANKLに結合するW9ペプチドは骨芽細胞表面のRANKLに結合し骨芽細胞分化を誘導するという事実を明らかにした後、生体内でのRANKLリバースシグナルの本体がRANKであるのか、または新規のリガンドが存在するのかについて解明する。破骨細胞前駆細胞にRANKが発現していないc-Fos遺伝子欠損マウス（大理石骨病マウス）を用いて、RANKのリバースシグナル解析を行う。RANKL-RANKシグナルは、骨吸収のみならず、骨芽細胞による骨形成にも重要な役割を果たしていることを立証する。
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[Journal Article] Angiotensin II stimulation of cardiac hypertrophy and functional decompensation in osteoprotegerin-deficient mice.2016
Author(s)
Tsuruda T, Sekita-Hatakeyama Y, Hao Y, Sakamoto S, Kurogi S, Nakamura M, Udagawa N, Funamoto T, Sekimoto T, Hatakeyama K, Chosa E, Kato J, Asada Y, Kitamura K.
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Journal Title
Hypertension
Volume: 67
Pages: 848-856
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Peptide drugs accelerate BMP-2-induced calvarial bone regeneration and stimulate osteoblast differentiation through mTORC1 signaling.2016
Author(s)
Sugamori Y, Mise-Omata S, Maeda C, Aoki S, Tabata Y, Murali R, Yasuda H, Udagawa N, Suzuki H, Honma M, Aoki K.
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Journal Title
Bioessays
Volume: 38
Pages: 717-725
DOI
Peer Reviewed
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