疾患iPS細胞を用いたGNAS-cAMP経路の骨芽細胞分化石灰化メカニズム解明

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H03007
• Research Institution: Tokyo Dental College
• Principal Investigator: 東 俊文 東京歯科大学, 歯学部, 教授 (00222612)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 貴 東京歯科大学, 歯学部, 講師 (80431948)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: GNAS / McCune Albright 症候群 / 線維性骨異形成症 / GNAS / GPCR / iPS細胞

Outline of Annual Research Achievements

Hedgehog経路活性化が骨芽細胞分化初期段階に重要であることが報告されている。　特にHedgehog経路/Runx2相互作用が骨芽細胞分化において重要であることは多くの研究により明らかにされている。また、GNAS(R201H、R201C)変異をもちGsαが恒常的活性化をきたした骨芽細胞は　Hedgehog経路が抑制されている一方、骨芽細胞分化促進因子であるWntが活性化している。　それにも関わらず　骨芽細胞分化は抑制されており、Hedghog経路抑制がWnt経路の上流に位置していて　GNAS(R201H　R201C)変異骨芽細胞分化抑制の制御ポイントである可能性がある。　そこで我々は、GNAS恒常的活性化により抑制されるHedgehog経路を活性化した場合、骨芽細胞分化は回復するのではないか？　と想定した。①Hedgehog（-）であっても、Runx2 活性化により(R201H)iPS細胞の骨芽細胞分化は促進・成熟するか否か？　②(R201H)iPS細胞の骨芽細胞分化はHedgehogを活性化すれば十分に分化・成熟化するか？　の２点について検討した。GNAS R201H変異は消化管良性腫瘍、悪性腫瘍、膵嚢胞疾患、膵癌などの原因遺伝子であるが腫瘍発生病態機序は未解明な点が多い。我々はMASiPS細胞を樹立し腫瘍性病変を再現したところ疾患細胞の未分化性が亢進するがわかった（5）。このMASiPS細胞を用いて　骨芽細胞分化におけるHedgehog経路活性化薬剤投与を検討したところ、抑制されていた骨分化が正常化した。したがって、線維性骨異形成症骨芽細胞分化阻害は実にHedgehog阻害がKey pointで、これを適切に薬剤投与により補正することが　治療へ直結する可能性ある。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Gorlin Syndrome: Recent Advances in Genetic Testing and Molecular and Cellular Biological Research. (2020)
  • Author(s): Onodera S, Nakamura Y, Azuma T.
  • Journal Title: Int J Mol Sci. Volume: 21(20) Pages: 7559.
  • DOI: 10.3390/ijms21207559.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel GNAS-mutated human induced pluripotent stem cell model for understanding GNAS-mutated tumors. (2020)
  • Author(s): Watanabe K, Nakamura T, Onodera S, Saito A, Shibahara T, Azuma T.
  • Journal Title: Tumour Biol. Volume: 42(9) Pages: 1177
  • DOI: 10.1177/1010428320962588.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Keratinocytes from Gorlin Syndrome-induced pluripotent stem cells are resistant against UV radiation. (2020)
  • Author(s): Morita N, Onodera S, Nakamura Y, Nakamura T, Takahashi SI, Nomura T, Azuma T..
  • Journal Title: Med Mol Morphol. Volume: Aug 20. Pages: 795
  • DOI: 10.1007/s00795-020-00264-4.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CAGE-seq analysis of osteoblast derived from cleidocranial dysplasia human induced pluripotent stem cells. (2020)
  • Author(s): Ooki A, Onodera S, Saito A, Oguchi A, Murakawa Y, Sakamoto T, Sueishi K, Nishii Y, Azuma T.
  • Journal Title: Bone Volume: 141 Pages: 115582
  • DOI: 10.1016/j.bone.2020.115582.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of intermittent treatment with parathyroid hormone (PTH) on osteoblastic differentiation and mineralization of mouse induced pluripotent stem cells in a 3D culture model. (2020)
  • Author(s): Sato M, Aoki H, Nakamura T, Onodera S, Yamaguchi A, Saito A, Azuma T.
  • Journal Title: .J Periodontal Res. Volume: 55(5) Pages: 734-743
  • DOI: 10.1111/jre.12762.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] TSLP is a negative regulator of RANKL-induced osteoclastogenesis. (2020)
  • Author(s): Ohno T, Nakamura T, Nakae S, Morita H, Matsumoto K, Saito H, Takeda K, Okumura K, Azuma T.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: 530(3) Pages: 508-512
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.05.055.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hedgehog Activation Regulates Human Osteoblastogenesis. (2020)
  • Author(s): Onodera S, Saito A, Hojo H, Nakamura T, Zujur D, Watanabe K, Morita N, Hasegawa D, Masaki H, Nakauchi H, Nomura T, Shibahara T, Yamaguchi A, Chung UI, Azuma T, Ohba S.
  • Journal Title: Stem Cell Reports. Volume: 15(1) Pages: 125-139
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2020.05.008.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tissue-nonspecific alkaline phosphatase promotes the osteogenic differentiation of osteoprogenitor cells. (2020)
  • Author(s): Nakamura T, Nakamura-Takahashi A, Kasahara M, Yamaguchi A, Azuma T.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: 524(3) Pages: 702-709
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.01.136.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stage-dependent differential gene expression profiles of cranial neural crest-like cells derived from mouse-induced pluripotent stem cells. (2020)
  • Author(s): Odashima A, Onodera S, Saito A, Ogihara Y, Ichinohe T, Azuma T. Odashima A, Onodera S, Saito A, Ogihara Y, Ichinohe T, Azuma T.
  • Journal Title: Med Mol Morphol. Volume: 53(1) Pages: 1007
  • DOI: 10.1007/s00795-019-00229-2.
  • Peer Reviewed