関節軟骨の生体恒常性の維持および破綻機構の統合的理解に基づく革新的医療技術の開発

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H06393
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 西村 理行 大阪大学, 歯学研究科, 教授 (60294112)
• Project Period (FY): 2016-05-31 – 2021-03-31
• Keywords: 変形性関節症 / 転写因子 / 再生

Outline of Annual Research Achievements

１．関節軟骨細胞特異的転写因子を探索するために、マウス関節軟骨細胞培養系をMicroarray法ならびに遺伝子座特異的ゲノム機能解析技術であるenChIP法（Fujita et al. Sci Rep 2013）で解析した結果、Prg4の発現制御に関わる転写因子が同定された。当該転写因子を過剰発現したところ、Prg4の発現が顕著に増加することが確認された。一方で、当該転写因子をノックダウンしたところ、Prg4の発現が低下した。そこで、当該転写因子とPrg4遺伝子プロモーターの関連をクロマチン免疫沈降法およびプロモーターアッセイにより検索したところ、Prg4遺伝子に直接結合し、その転写活性を促進することを見出した。
２．変形性関節症の発症に関わる遺伝子制御に関わる転写因子の同定を行うために、関節破壊を引き起こすIL-1あるいはレチノイン酸（RA）を関節軟骨細胞に作用させてMicroarray法にて解析したデータベースを検索した結果、有意に発現上昇を示す転写因子を見出した。この転写因子をマウス関節軟骨細胞あるいはヒト軟骨細胞様株に過剰発現すると、変形性関節症のマーカー遺伝子である、Adamats4、Adamats5あるいはMMP13の発現が促進することが示された。またクロマチン免疫沈降法およびプロモーター解析により、この転写因子がAdamats4あるいはAdamats5遺伝子に結合することを明らかにした。
３．上記２のデータベースを検索した結果、IL-1添加あるいはRA添加にて、有意に発現が上昇する分泌タンパク質群を見出した。これらの分泌タンパク質は、変形性関節症の新規の診断マーカーになり得る可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

平成28年度に、１）関節軟骨細胞特異的転写因子を同定し、その機能解析が進展していること、２）変形性関節症の発症に関わる転写因子を探索し、その候補を見出してその分子作用メカニズムの解析が実施できていること、３）変形性関節症の新規の診断マーカーとなる候補分子群を見出していること、を総合的に判断して概ね順調に進んでいると判断した。

Strategy for Future Research Activity

１．関節軟骨細胞特異的転写因子の生体における機能的役割を明らかにするために、当該転写因子の関節軟骨特異的ノックアウトマウスを作製し、病理組織学的および分子細胞生物学的手法を駆使して、その表現型を解析する。
２．同定された変形性関節症の発症に関わる遺伝子制御に関わる転写因子の機能的役割を関節軟骨の器官培養系にて解析を進める。また、ヒト変形性関節症患者における発現動態を検索し、ヒトにおける重要性を明らかにする。
３．変形性関節症の診断マーカー候補群の優位性を検証するために、変形性関節症マウス動物モデルを用いて、これらマーカー遺伝子の発現をin vivoにおいて検索する。