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2016 Fiscal Year Research-status Report

変形性関節症発症機序の解明に向けた軟骨変性制御機構における糖鎖機能解析

Research Project

Project/Area Number 16K15650
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

岩崎 倫政  北海道大学, 医学研究科, 教授 (30322803)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小野寺 智洋  北海道大学, 大学病院, 講師 (70547174)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Keywords骨・軟骨代謝学 / 糖鎖
Outline of Annual Research Achievements

変形性関節症(以下、OA)病変の首座である軟骨の変性は、プロテオグリカン中の糖鎖構造の破壊から始まるとされている。本研究の最終ゴールは、軟骨中の糖鎖がOAの発症および早期病態において重要な機能を担っているという仮説を証明し、OA早期の病態解明と新規治療法開発のための分子基盤の構築を目指すことである。申請期間内の具体的目的は、1)ウサギ膝関節に糖鎖分解酵素を投与し、軟骨変性変化を組織学的および分子生物学的手法により評価する、2)マウス関節軟骨の器官培養系に糖鎖分解酵素を投与して1)と同様の評価を行う、最終的に3)軟骨変性およびその可逆性変化 -修復現象- が証明されたうえで、変性ならびに修復メカニズムを糖鎖生合成過程における代償機構に注目し、解明することである。
高マンノース型糖鎖特異的分解酵素であるマンノシダーゼをウサギ膝関節内に投与することで組織学的にOA変化を生じさせることができた。さらに、分解酵素投与後の軟骨組織の経時的観察を行ったところ、本研究仮説である軟骨変性の可逆性変化ー自然修復現象ーが確認された。修復メカニズム解明のためのマウス軟骨を用いたin vitro変性モデル(器官培養系にマンノシダーゼを添加)において、組織学的および分子生物学的観点からも本現象をサポートする結果が得られた。現在、in vitroモデルの軟骨組織中の網羅的糖鎖構造解析であるグライコブロッティング法を行いて糖鎖関連分子の発現変化とそれに関連する糖鎖分解・合成酵素の遺伝子発現変化を追跡している。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究仮説である、マンノシダーゼ投与により高マンノース型糖鎖が分解されることで軟骨変性が生じるが、糖鎖生物学的に何らかの代償機構が働き変性変化が停止もしくは修復に向かう、という仮説がほぼ証明された。おおよそ申請した計画通りに、研究は進んでおり、平成29年度は糖鎖生物学的代償機構の解明を行う予定である。

Strategy for Future Research Activity

平成28年度内に、本研究の作業仮説であるマンノシダーゼ投与により高マンノース型糖鎖が分解されることで軟骨変性が生じるが、糖鎖生物学的に何らかの代償機構が働き変性変化が停止もしくは修復に向かう、という点は証明された。平成29年度はin vitroモデルを用いて、マンノシダーゼ投与後の軟骨中の糖鎖発現変化をグライコブロッティング法を用いて解析する。さらに、糖鎖関連酵素の遺伝子発現変化も追跡する。これらの結果よりターゲット糖鎖分子を同定する。最終的には、同定した糖鎖分子の軟骨変性および修復過程における機能解析を行ことで、上述したメカニズムを解明する。

  • Research Products

    (3 results)

All 2017

All Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Presentation] The enzymatic cleavage of high-mannose type N-glycan induces recoverable cartilage degradation2017

    • Author(s)
      Homan K, Onodera T, Furukawa J, Momma D, Matsuoka M, Baba R, Hontani K, Joutoku Z, Matsubara S, Hishimura R, Kim WY, Hamasaki M, Xu L, Iwasaki N
    • Organizer
      ORS 2017 Annual Meeting
    • Place of Presentation
      San Diego、US
    • Year and Date
      2017-03-19 – 2017-03-22
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高マンノース型糖鎖の減少は可逆的軟骨変性を引き起こす2017

    • Author(s)
      宝満健太郎、小野寺智洋、古川潤一、門間太輔、松岡正剛、馬場力哉、本谷和俊、上徳善太、松原新史、菱村亮介、金佑泳、濱崎雅成、徐亮、田園、岩崎倫政
    • Organizer
      第30回 日本軟骨代謝学会
    • Place of Presentation
      みやこめっせ(京都府京都市)
    • Year and Date
      2017-03-03 – 2017-03-04
  • [Presentation] 高マンノース型糖鎖の変化は早期OAに類似した可逆的軟骨変性を生じさせる2017

    • Author(s)
      宝満健太郎、小野寺智洋、古川潤一、門間太輔、松岡正剛、馬場力哉、本谷和俊、上徳善太、松原新史、菱村亮介、金佑泳、濱崎雅成、除亮、田園、岩崎倫政
    • Organizer
      第132回 北海道整形災害外科学会
    • Place of Presentation
      札幌医科大学(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2017-01-28 – 2017-01-29

URL: 

Published: 2018-01-16  

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