力学的負荷誘発性in vitro OA modelの確立と関節破壊様式の解析

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K09120
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 二木 康夫 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 准教授 (10276298)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 変形性関節症 / メカニカルストレス

Outline of Annual Research Achievements

これまで軟骨組織においてメカニカルストレスが細胞骨格を変化させ変形性関節症（OA）の病態に関わっていることは広く知られているものの、その詳細な分子メカニズムは依然として不明のままである。OA発症に至る機序を明らかにすることが本研究の目的である。
研究開始年度である今年は、研究実施計画に記載した三段階の中の一段階目に相当する「新たなin vitro OA modelの確立」から取り組んだ。生後８週齢のC57BL/6を屠殺し大腿骨を外科的に切り出し、周囲の筋肉や靭帯などの軟部組織を除去する手技については安定して行えるようになった。一方で、三次元力学的刺激装置（CLS、Technoview社）を用いたOA発症に必要なストレス強度、圧負荷後から細胞固定までの時間について、詳細な条件設定を確立できるまでには至らなかった。大腿骨の形状の個体差や長期培養に伴う感染の問題を解決する必要があることがわかった。
メカニカルストレスを加える実験系が安定しない一方で、興味深いことに蛋白分解酵素の一種であるアクチナーゼ処理を大腿骨に加えるだけでも組織学的にOA変化に近い状態が惹起されることが確認できた。具体的には組織切片においてトルイジンブルー染色ではプロテオグリカンなどの軟骨基質の消失と同時に細胞の膨化傾向を認め、免疫染色では細胞内骨格の一種であるvimentinの発現が認められた。
これらからOA変化の直接的なトリガーが、メカニカルストレスではなく細胞の膨化現象である可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

大腿骨を検体として切り出す手技は安定して習得することが出来た。
今後は三次元力学的刺激装置（CLS、Technoview社）を用いたOA発症に必要なストレス強度、圧負荷後から細胞固定までの時間等の条件設定を引き続き検証していく。

Strategy for Future Research Activity

OA変化の直接的なトリガーが実は細胞の膨化であり、メカニカルストレスはそれに影響を与える因子の一つである可能性が出てきた。
今後は、メカニカルストレスを加える系の確立を急ぐとともに、非ストレス下における軟骨細胞の変化を、定量的にはreal time PCRの手技を用い、定性的には組織学的に解析することで、細胞の膨化とOAとの関連性を探っていく方針である。

Causes of Carryover

未使用額の発生は効率的な物品調達を行った結果である。