骨形成メカニズムとしてのニッチの分子的解明と治療への応用基盤の先端ナノサイエンス

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18109011
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 野田 政樹 Tokyo Medical and Dental University, 難治疾患研究所, 教授 (50231725)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 江面 陽一 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 准教授 (50333456) ; 早田 匡芳 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助教 (40420252)
• Keywords: 骨芽細胞 / ANA / BMP / 転子細胞分化 / 異所性骨化 / 骨形成 / 骨吸収

Research Abstract

骨の形成はその幹細胞が由来するニッチにおける機能が重要と考えられる。このニッチの応答性は、細胞としての骨芽細胞とその前駆細胞並びにマトリックス蛋白及び骨形成因子などの骨基質内に存在する骨芽細胞の産生する成長因子が関与すると考えられる。骨芽細胞はBMPを産生すると共にその阻害因子を産生し、正と負の調節を自ら行うことが推察される。骨芽細胞の産生するANA (Abundant in Neuroepithelium Area)は、胎生期よりメッケル軟骨や肋軟骨で発現すると共に皮質の骨芽細胞においても発現し、骨組織としての発現も同定されると共に、骨芽細胞における発現レベルは他の組織より高いことが観察された。また、LacZ遺伝子を組み込んだアリルの発現をもとに、胎生期の発現の組織学的検討から、肥大軟骨細胞や骨量の骨芽細胞更には皮質骨の細胞においてANAの発現することが見出された。このANAのレベルを強制発現によって促進すると、BMPの応答配列(BRE)を持つルシフェラーゼによって検討した転写活性は阻害され、また逆にMC3T3E1骨芽細胞においてANAのレベルをsiRNAを用いて抑制すると、BMP2によるBREを介するルシフェラーゼのレベルは促進することが明らかとなった。このような転写コンプレックスにおけるANAの発現の制御に関わるBMPの下流の分子の探索を行い、最も重要なBMPのシグナル分子であるSmad1並びにSmad5は、ANAには結合しないのに対してSmad8は特異的にANAと結合することが明らかとなった。この転写レベルでのANAの骨芽細胞の機能発現に対する影響を細胞レベルで検討すると、C2C12細胞におけるアルカリフォスファターゼの活性のBMPによる促進効果はANA抑制により更に増強されることが見出された。次に成体におけるレベルについての検討を行い、BMPによる筋肉内の骨形成活性である異所性骨化は、ANAノックアウトマウスの筋肉内において、野生型よりも促進していることが見出された。以上のANAの成体における発現並びに遺伝子レベルでの転写因子コンプレックスとの相互作用、更にはアルカリフォスファターゼを主体とした細胞レベルでの制御に加え、異所性骨化を指標とする成体内におけるBMP機能の抑止活性の発見は、全く新しいBMPの制御機構を明らかにしたものである。

Research Products

• [Journal Article] Angiotensin II type 2 receptor blockade increases bone mass. (2009)
  • Author(s): Izu Y, Mizoguchi F, Kawamata A, Hayata T, Nakamoto T, Nakashima K, Inagami T, Ezura Y, Noda M
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 284 Pages: 4857-64
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ANA deficiency enhances BMP-induced ectopic bone formation via transcrlptional events. (2009)
  • Author(s): Miyai K, Yoneda M, Hasegawa U, Toida S, Izu Y, Hiroaki H, Hayata T, Ezura Y, Mizutani S, Miyazono K, Akiyoshi K, Yamamoto T, Noda M.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Methylation status of CpG-islands in the promoter regions of signature genes during chondrogenesis of human synovium-derived mesenchymal stem cells. (2009)
  • Author(s): Ezura Y, Koga H, Muneta T, Sekiya I, Noda M.
  • Journal Title: Arthritis & Rheumatism (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Osteoblastic Bone Formation Is Induced by Using Nanogel-Crosslinking Hydrogel as Novel Scaffold for Bone Growth Factor. (2009)
  • Author(s): Hayashi C, Hasegawa U, Saita Y, Hemmi H, Hayata T, Nakashima K, Ezura Y, Amagasa T, Akiyoshi K, Noda M.
  • Journal Title: Journal of Cellular Physiology (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] OPN deficiency suppresses appearance of odontoclastic cells and resorption of the tooth root induced by experimental force application. (2008)
  • Author(s): Chung CJ, Soma K, Rittling SR, Denhardt DT, Hayata T, Nakashima K, Ezura Y, Noda M
  • Journal Title: Journal of Cellular Physiology 214 Pages: 614-20
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] JunD suppresses bone formation and contributes to low bone mass induced by estrogen depletion. (2008)
  • Author(s): Kawamata A., lzu Y., Yokoyama H., Hayata T., Amagasa T., Wagner E. F., Nakashima K., Ezura Y., Noda M.
  • Journal Title: Journal of Cellular Biochemistry 103 Pages: 1037-45
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transient Receptor Potential Vanilloid 4 Deficiency Suppresses Unloading-lnduced Bone Loss. (2008)
  • Author(s): Mizoguchi F., Mizuno A., Hayata T., Nakashima K., Heller S., Ushida T., Sokabe M., Miyasaka N., Suzuki M., EzuraY., Noda M.
  • Journal Title: Journal of Cellular Physiology 216 Pages: 47-53
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Involvement of the klotho protein in dentin formation and mineralization. (2008)
  • Author(s): Suzuki H, Amizuka N, Oda K, Noda M, Ohshima H, Maeda T
  • Journal Title: Anatomical Record 291 Pages: 183-190
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Osteopontin Negatively Regulates parathyroid hormone receptor signaling in osteoblasts (2008)
  • Author(s): Ono N., Nakashima K., Rittling S. R., Schipani E., HayataT., Ezura Y., Soma K., Denhardt D. T., Kronenberg H. M., Noda M.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 283 Pages: 19400-19409
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Histological and elemental analyzes of impaired bone mineralization in klotho-deficient mice. (2008)
  • Author(s): Suzuki H, Amizuka N, Oda K, Noda M, Ohshima H, Maeda T
  • Journal Title: J Anat. 212 Pages: 275-285
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ciz, a transcription factor with a nucleocytoplasmic shuttling activity, interacts with C-propeptides of type I collagen (2008)
  • Author(s): Hayata T., Nakamoto T., Ezura Y., Noda M.
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications. 368 Pages: 19400-409
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Expression and tyrosine phosphorylation of Crk associated substrate lymphocyte type (Cas-L) protein in human neutrophils. (2008)
  • Author(s): Nakamoto T, Seo S, Sakai R, Kato T, Kutsuna H, Kurokawa M, Noda M, Miyasaka N, Kitagawa S
  • Journal Title: Journal of Cellular Biochemistry 105 Pages: 121-128
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Osteoporotic bone formation in mice lacking tob2 ; involvement of Tob2 in RANK ligand expression and osteoclasts differentiation. (2008)
  • Author(s): Ajima R, Akiyama T, Usui M, Yoneda M, Yoshida Y, Nakamura T, Minowa O, Noda M, Tanaka S, Noda T, Yamamoto T
  • Journal Title: FEBS Lett. 582 Pages: 1313-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Functional analysis of Src homology 3-encoding exon (exon 2) of p130Cas in primary fibroblasts derived from exon 2-specific knockout mice. (2008)
  • Author(s): Tazaki T, Miyazaki K, Hiyama E, Nakamoto T, Sakai R, Yamasaki N, Honda Z, Noda M, Miyasaka N, Sueda T, Honda H.
  • Journal Title: Genes Cells 13 Pages: 145-57
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A new Trem family member, Treml4, binds to dead cells and is a DAP12 linked marker for subsets of mouse macrophages and dendritic cells. (2008)
  • Author(s): Hemmi H, Idoyaga J, Suda K, Suda N, Kennedy K, Noda M, Aderem A, Steinman RM
  • Journal Title: Journal of Immunology 182 Pages: 1278-86
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヒト滑膜由来間葉系幹細胞の軟骨細胞分化過程における主な遣伝子上流CpGアイランドのメチル化状態は定常的に維持される (2008)
  • Author(s): 江面陽一, 関矢一郎, 宗田大, 野田政樹
  • Organizer: 第26回日本骨代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪、日本
  • Year and Date: 20081029-20081031
• [Presentation] I型コラーゲンC-プロペプチドは、骨形成抑制因子Cizと結合する (2008)
  • Author(s): 早田匡芳, 中元哲也, 江面陽一, 野田政樹
  • Organizer: 第26回日本骨代謝学会学術集会
  • Place of Presentation: 大阪、日本
  • Year and Date: 20081029-20081031
• [Presentation] 交感神経β刺激による骨吸収と骨形成にオステオポチンは必要である (2008)
  • Author(s): 長尾雅史, 斎田良知, 永田純史, 伊豆弥生, 早田匡芳, 辺見弘明, 江面陽一, 黒澤尚, 野田政樹
  • Organizer: 第30回日本整形外科学会基礎学術集会
  • Place of Presentation: 京都、日本
  • Year and Date: 20081023-20081024
• [Presentation] アドレナリンβ2受容体遺伝子欠損の高週令(1年)マウスにおけるPTHによる骨形態計測学的検討 (2008)
  • Author(s): 羽生亮, 斎田良知, 伊豆弥生, 竹田秀, 江面陽一, 黒澤尚, 野田政樹
  • Organizer: 第30回日本整形外科学会基礎学術集会
  • Place of Presentation: 京都、日本
  • Year and Date: 20081023-20081024
• [Presentation] AP-1構成因子であるJunDは骨量増加を抑制し、エストロゲン欠乏による骨量減少に関与する (2008)
  • Author(s): 川俣綾, 野田政樹, 天笠光雄
  • Organizer: 第53回日本口腔外科学会学術大会
  • Place of Presentation: 徳島、日本
  • Year and Date: 20081020-20081021
• [Presentation] 破骨細胞特異的Dicer欠損は破骨細胞分化を抑制し骨量を増加させる (2008)
  • Author(s): 溝口史高, 伊豆弥生, 早田匡芳, 辺見弘明, 中島和久, 中村貴, Brian Harfe, 加藤茂明, 宮坂信之, 江面陽一, 野田政樹
  • Organizer: 第36回日本臨床免疫学会総会
  • Place of Presentation: 東京、日本
  • Year and Date: 20081017-20081018
• [Presentation] Identification and characterization of a Trem-like molecule expressed on mouse splenic DCs and macrophages (2008)
  • Author(s): Hemmi H., Idoyaga J., Suda K., Suda N., Noda M., Steinman R. M.
  • Organizer: The 10th International Symposium on Dendritic Cells.
  • Place of Presentation: Kobe, Japan
  • Year and Date: 20081001-20081005
• [Presentation] Increased Expression of Osteopontin in Peripheral Blood Mononuclear Cells is Associated with Alteration in the Fractions of Lymphocytes in Hindlimb-unloaded Mice (2008)
  • Author(s): Ezura Y., Nagata J., Hemmi H., Hayata T, Nakamoto T., Noda M.
  • Organizer: The 30th Annual Meeting of American Society for Bone and Mineral Research
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
  • Year and Date: 20080912-20080916
• [Presentation] Interaction of Ciz, a Nucleo-cytoplasmic Shuttling transcription factor with C-propeptides of type l collagen (2008)
  • Author(s): Hayata T., Nakamoto T., Ezura Y., Noda M.
  • Organizer: The 30th Annual Meeting of American Society for Bone and Mineral Research
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
  • Year and Date: 20080912-20080916
• [Presentation] Deficiency of the Nucleocytoplasmic Shuttling Protein CIZ Suppresses K/BxN Serum-Induced Model of Rheumatoid Arthritis (2008)
  • Author(s): Nakamoto T., Mizoguchi F., Izu Y., Hayata T., Ezura Y., Mathis D., Benoist C, Miyasaka N., Noda M.
  • Organizer: The 30th Annual Meeting of American Society for Bone and Mineral Research
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
  • Year and Date: 20080912-20080916
• [Presentation] Angiotensin II type 2 receptor blockade increases bone mass (2008)
  • Author(s): Izu Y., Hayata T., Mizoguchi F., Kawamata A., Nakamoto T., Ezura Y., Noda M.
  • Organizer: The 30th Annual Meeting of American Society for Bone and Mineral Research
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
  • Year and Date: 20080912-20080916
• [Presentation] Aging dependent and independent effects of b2 adrenergic receptor signaling on bone formation induced by intermittent PTH treatment in female mice (2008)
  • Author(s): Hanyu R., Saita Y., Nagata J., Izu Y., Hayata T., Henmi H., Takeda S., Ezura Y., Kurosawa H., Noda M.
  • Organizer: The 30th Annual Meeting of American Society for Bone and Mineral Research
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
  • Year and Date: 20080912-20080916
• [Presentation] Nanotechnological Scaffold with Combination of Prostaglandin E2 Receptor EP4 Agonist and rhBMP2, Enhances Bone Repair in the Defect of Mouse Calvarium Bone (2008)
  • Author(s): Kamolratanakul P., Kawamata A., Yamamoto Y., Ezura Y., Akiyoshi K., Amagasa T., Noda M.
  • Organizer: The 30th Annual Meeting of American Society for Bone and Mineral Research
  • Place of Presentation: Montreal, Canada
  • Year and Date: 20080912-20080916
• [Presentation] 尾部懸垂マウス大腿骨における網羅的遺伝子発現の部位別解析 (2008)
  • Author(s): 江面陽一, 永田純史, 野田政樹
  • Organizer: 第28回日本骨形態計測学会
  • Place of Presentation: 東京、日本
  • Year and Date: 20080725-20080727
• [Presentation] 核-細胞質シャトリングタンパク質Cizは、I型コラーゲンのC-プロペプチドと相互作用する。 (2008)
  • Author(s): 早田匡芳, 中元哲也, 江面陽一, 野田政樹
  • Organizer: 第28回日本骨形態計測学会
  • Place of Presentation: 東京、日本
  • Year and Date: 20080725-20080727
• [Presentation] アンギオテンシンIItype2受容体阻害剤は骨量を増加させる (2008)
  • Author(s): 伊豆弥生, 早田匡芳, 中元哲也, 江面陽一, 野田政樹
  • Organizer: 第28回日本骨形態計測学会
  • Place of Presentation: 東京、日本
  • Year and Date: 20080725-20080727
• [Presentation] ANAは骨芽細胞におけるBMP2シグナルのネガティヴフィードバックに関与し骨形成を抑制する (2008)
  • Author(s): 宮井健太郎, 野田政樹
  • Organizer: 第28回日本骨形態計測学会
  • Place of Presentation: 東京、日本
  • Year and Date: 20080725-20080727
• [Presentation] Osteoblast-specific constitutive activation of PTH/PTHrP receptor enhances marrow-ablation-induced osteoprogenitor activities. (2008)
  • Author(s): Ono N., Nakashima K., Schipani E., Hayata T., Ezura Y., Soma K, Kronenberg H. M., Noda M.
  • Organizer: International Association for Dental Research General Session
  • Place of Presentation: Toronto, Canda
  • Year and Date: 20080702-20080705
• [Presentation] Osteoclast Specific Dicer Deficiency Suppress Osteoclast Differentiation and Increase Bone Mass. (2008)
  • Author(s): Mizoguchi F., Izu Y., Hayata T., Hemmi H., Nakashima K., Nakamura T., Kohsaka H., Miyasaka N., Harfe B., Kato S., Ezura Y., Noda M.
  • Organizer: 2nd International Conference of Osteoimmunology (Aegean Conferences)
  • Place of Presentation: Rhodes, Greece
  • Year and Date: 20080608-20080613
• [Presentation] A role of ANA in osteoblast and in bone formation (2008)
  • Author(s): Miyai K., Yoneda M., Hayata T., Ezura Y., Nakashima K., Yamamoto T., Mizutani S., Noda M.
  • Organizer: Harvard School of Dental Medicine Student Research Day 2008
  • Place of Presentation: Boston, U. S. A.
  • Year and Date: 2008-04-22
• [Presentation] Ovariectomy induced bone loss was prevented by the deficiency of JunD which reduces basal levels of bone mass (2008)
  • Author(s): Kawamata A., Izu Y., Yokoyama H., Hayata T., Amagasa T., Wagner E. F., Nakashima K., Ezura Y., Noda M.
  • Organizer: Harvard School of Dental Medicine Student Research Day 2008
  • Place of Presentation: Boston, U. S. A.
  • Year and Date: 2008-04-22