2018 Fiscal Year Research-status Report
受容体RANKにより制御される破骨細胞分化メカニズムの包括的解明
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17K10999
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田口 祐 東京大学, 医科学研究所, 助教 (20549472)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 破骨細胞 / 骨代謝 / シグナル伝達 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
体内における骨の量と質は、骨形成活性を持つ骨芽細胞と骨吸収活性を持つ破骨細胞が協調的にバランス良く働くことで維持されるため、破骨細胞の分化・活性化の異常は骨粗鬆症などの骨疾患の原因となることが知られており、その分子メカニズムの解明が待望されている。破骨細胞はその前駆細胞に発現する受容体RANKが刺激されることで分化誘導されることが知られており、本研究代表者は受容体RANKにおいて新機機能領域HCRを見出していた。
本研究代表者はHCRの機能と分子メカニズムを明らかにするために、共同研究によりプロテインアレイを実施し、受容体RANKに結合するタンパク質候補を得ていた。更に分子メカニズムを明らかにするために、HCRを、またHCR内において重要と思われる2アミノ酸残基GQを欠損したRANKを発現する遺伝子改変マウスを作出した。そのマウスの解析の結果、どちらのマウスにおいても骨量が増加しており、破骨細胞分化にHCR、そしてHCR内の2アミノ酸残基GQが重要であることが示唆される結果を得られたため、次年度はこれらのマウスの解析を更に進める予定である。また、RANKによる破骨細胞分化誘導メカニズムを解明するため、CRISPR/Cas9 Libraryを利用した遺伝子スクリーニングを実施した。昨年度に決定した実験条件に基づき実施したところ、破骨細胞分化に関わることが既知な遺伝子とともに、新規遺伝子を同定することができた。また、そのうちの1つの遺伝子における遺伝子欠損マウスを準備することができたため、そのマウスの解析を進めて新規メカニズムの解明を目指している。
上記の実験は計画通りに進行しているが、研究申請時に計画していた受容体RANKへ結合する分子の質量分析機を用いた同定研究と、HCRペプチドによる破骨細胞分化制御方法の開発研究は進行が滞っており、次年度に推進する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年度から引き続き、本研究の目的は破骨細胞分化における受容体RANKの分子メカニズムを詳細に明らかにすることと、破骨細胞分化に関与する新規遺伝子を同定すること、そして明らかになった知見を応用して新規に骨疾患治療方法を開発することである。
受容体RANKが破骨細胞を分化誘導する分子メカニズムを解明するため、HCRや2アミノ酸残基GQを欠損したRANKを発現する遺伝子改変マウスを作出することと、CRISPR/Cas9 Libraryを用いた遺伝子スクリーニングを実施することができたため、次年度はこれらから得られた結果から分子メカニズムの解明を進めることができると思われる。また、研究計画時に立案した破骨細胞分化を制御する薬剤候補化合物のスクリーニング選定も進み候補化合物を得ているため、次年度はその効果メカニズムを解析できると思われる。しかし、これらの実験に多くの時間を費やしてしまったため、HCRペプチドを用いた破骨細胞分化誘導実験を進める時間が確保できなかった。従って、上記の通り、申請時の計画通りに進行しているものと、予定よりも遅延してしまっているものが混在しているため、研究計画は「やや遅れている」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は破骨細胞の分化メカニズムを解明し、その基礎研究成果を応用した骨疾患治療方法を新規開発することが目的である。昨年度と本年度において分子メカニズムを解明するために、プロテインアレイを用いた受容体RANKに結合するタンパク質の探索や、CRISPR/Cas9 Libraryを用いた分化に必要な遺伝子の探索などを進めることができたため、次年度は得られた分子・遺伝子の重要性を検討するために当該遺伝子の欠損マウスの解析を進める予定である。これらのマウスは準備が進んでいるため、次年度は計画通りに解析が実施できると思われる。マウスを用いた実験は長期の時間が必要なため、実施が遅延しているHCRペプチドの解析を上記マウスの解析と併せて実施する。また、薬剤スクリーニングにより得られた分化制御する化合物の候補分子に関して、その制御効果の検証と、作用点の同定、分子メカニズムの解明を次年度に実施する予定である。これらの実験系は既に確立しているため、問題無く実施できると思われる。
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