2017 Fiscal Year Annual Research Report
骨細胞－感覚神経ネットワークがもたらす骨疾患病態の解明
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17H05104
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
日浅 雅博 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学系), 助教 (90511337)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 骨細胞 / がん / Cx43 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
癌の骨転移に伴い生じる骨痛は、高頻度に発生し患者に耐え難い苦痛を与える。しかし、骨破壊を伴う悪性腫瘍に関連して起こる骨痛は、他癌性疼痛や皮膚の痛みとは性質が異なり、NSAIDS やオピオイド系鎮痛薬が効きにくい激痛であるため、既存の鎮痛薬に加え骨痛の病因に基づいた多方面からの骨痛緩和法の開発が急務であり、これには骨痛病態を深く理解することが必要である。近年、骨細胞は骨細胞ネットワークを形成し骨内の他の細胞に対する“指令細胞”としての役割が注目されている。そこで、本研究では骨細胞と神経細胞との細胞間結合を介した間接的な増悪メカニズムがあるのではないかとの着想のもと、神経細胞と骨細胞間ギャップ結合の癌骨転移骨痛に果たす役割を検討し、以下の結果を得た。
骨細胞の細胞突起が作るネットワークは、皮質骨内で骨細胞同士のみならず、 知覚神経とも隣接し直接接触していた。また、骨細胞と神経細胞間の直接接触にはCx43によるギャップ結合が介在することを確認し、小分子輸送が両細胞間で行われることを見出した。そこで、癌の骨転移骨痛動物モデルとして、E0771 マウス乳癌細胞脛骨移植モデルを作成し骨痛をvon Frey testで経時的に計測したところ、腫瘍の増大に伴い疼痛閾値の低下が認められたが、 Cx43 阻害薬 GAP27 の投与によって疼痛閾値の低下は減弱した。さらに骨細胞特異的Cx43ノックアウトマウス(Cx43 cKOマウス)にE0771マウス乳癌細胞を脛骨移植し骨痛の評価を行ったところ、Cx43 cKOマウスにおいても骨痛は減弱した。以上の結果から、Cx43 により構築される神経細胞と骨細胞間ギャップ結合が癌の骨転移骨痛の増悪メカニズムに関与することが考察された。
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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
本年度は、癌の骨転移骨痛モデルを作成し骨痛の評価方法を確立した。また、骨細胞と神経細胞間でCx43を介した小分子輸送が行われることを確認し、これが神経興奮に関与することを明らかにした。加えて、Cx43阻害薬GAP27の投与によって癌の骨転移骨痛が抑制されることを見出すとともに、骨細胞特異的Cx43ノックアウトマウスでは癌の骨転移骨痛が減弱することを明らかにした。
当初の予定通り実験計画を実施しており、前述の結果からおおむね順調に研究計画は進展していると思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後以下の検討を行う予定である。
Cx43を介して骨細胞と神経細胞間で輸送され、神経興奮を誘導する小分子の同定を質量分析によるタンパク質網羅的解析にて試みる。E0771 マウス乳癌細胞を移植した Cx43 cKOマウスとコントロールマウスの L3-5 DRG のタンパクを回収し、 nanoLC-MS/MS による網羅的分析を行い、Cx43 cKOマウスで低下する分子量 1200 以下の小分子をピックアップする。さらに、この小分子が神経興奮に関係することを、組み替えタンパクを直接神経細胞に添加し、神経細胞内 Ca2+流入や、パッチクランプ法による神経細胞の活動電位測定で評価する。また、その小分子の骨細胞特異的欠損マウスを作成し、骨細胞による癌の骨転移骨痛増悪メカニズムを明らかにする予定である。
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