運動器疾患治療のための中枢・末梢機能の活性化を担う分子基盤の解明と治療法の開発

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H04409
• Research Institution: Saitama Medical University
• Principal Investigator: 佐藤 毅 埼玉医科大学, 医学部, 准教授 (60406494)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 臼井 通彦 九州歯科大学, 歯学部, 准教授 (10453630) ; 古株 彰一郎 九州歯科大学, 歯学部, 教授 (30448899) ; 有吉 渉 九州歯科大学, 歯学部, 教授 (40405551)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 骨形成促進薬 / Tas1r3 / 骨芽細胞特異的

Outline of Annual Research Achievements

現在、骨粗しょう症に対する治療薬のほとんどは骨吸収抑制剤であり、骨形成促進剤に関しては唯一PTH製剤が使用されているだけである。さらに骨吸収抑制であるビスホスホネートの使用により骨のマイクロダメージが引き起こされ、結果として骨折を引き起こすケースや顎骨壊死の発症に関与することが明らかとなり、新たな骨形成促進薬の開発が急務である。Tas1r3は口腔粘膜の味蕾に発現し、甘味とうま味を受容するGタンパク共益型受容体として発見された。近年このTas1r3が口腔粘膜以外のさまざまな組織に発現し、栄養（糖質・アミノ酸）センサーとして機能していることが明らかになってきた。そこで本研究では骨組織に発現するTas1r3の役割を検討した。Tas1r3 floxマウスの大腿骨と脛骨の骨髄から骨髄間質細胞（BMSCs）を採取した。Creリコンビナーゼはアデノウイルスを用いて導入した。マウス前骨芽細胞株MC3T3-E1細胞はsiRNAを用いて内在性のTas1r3をノックダウンした。骨芽細胞分化はBMP-4処理やアスコルビン酸およびβ-グリセロリン酸処理で誘導し、ALP活性およびアリザリンレッド染色で評価した。Tas1r3のmRNA量はリアルタイムPCR法で定量した。BMSCsの骨芽細胞分化に伴いTas1r3のmRNA量が上昇した。Creリコンビナーゼ感染によりTas1r3をノックアウトしたBMSCsではALP活性やアリザリンレッド染色の染色性が低下した。siRNAを導入してTas1r1をノックダウンしたMC3T3-E1細胞では細胞増殖能やBMP-4で誘導したALP活性が著明低下した。骨芽細胞局所に発現している栄養センサーが骨形成に必須の役割を果たしている可能性が示唆された。今後、骨芽細胞特異的Tas1r1のノックアウトマウスを用いることで、甘味とうま味受容体の役割を区別していきたい。

Current Status of Research Progress

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

Reason

Tas1r3の骨芽細胞における役割について、in vitroならびにin vivoでの解析がすすんでいる。

Strategy for Future Research Activity

骨細胞株MLO-Y4においてCRISPR-Cas9によるゲノム編集を用いてAuts2遺伝子をノックアウトした細胞を作製する予定である。骨細胞におけるAuts2遺伝子の役割を解明していく。