ヘッジホッグシグナル転写因子Gli1の骨折治癒過程における関与とその治療への応用

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K17013
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 北浦 義昭 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任研究員 (00816895)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 骨折 / ヘッジホッグシグナル / Gli1

Outline of Annual Research Achievements

胎生期の器官形成に重要な役割を果たすことで知られるヘッジホッグ（Hh）シグナルが、成体に於いても重要な役割を示すことを、Gli1ヘテロノックアウトマウスを作製し、詳細に調べることによって明らかにし、成体の骨折治癒能力にも差が生じることが確認されたことから、Gli1が成体の骨折治癒を促進する治療薬として使用できる可能性を探索することを目的として本研究を開始した。
昨年度は、マウスの骨折モデルの均一性、再現性を飛躍的に向上させる術式を実現した他、同一個体の治癒過程を追跡・経過観察可能なin-vivo imaging法を新たに導入し、さらに骨折部へのGli1投与の為に、外因性かつ局所的にGli1を活性化する為のアデノウイルスベクターを作製する等、本研究に必要な各要素技術を検討、整備した。
今年度は、上記各要素技術を統合し、先ずはin-vivoでの効果の確認をおこなった。この結果、Gli1を骨折部に局所投与することにより、骨折部仮骨の体積が増大する傾向が確認され、骨折治癒を促進する可能性があることが示唆された。しかし、効果を確認するために実施したin-vivo imaging法は、Caにキレート結合する材料と、蛍光を発する材料を結合させた薬剤をマウスの静脈に投与することによって、新生骨の形成状態を蛍光強度でモニターする方法であるが、本薬剤の代謝レベルに、マウスの個体差が反映されることと、骨折治癒期間中の代謝による蛍光強度の低下が分解能を低下させる問題も明らかになった。
今後は、骨折部の詳細解析を実施し、治癒促進効果を検証すると共に、in-vivo micro-CTの検討も並行して検討を進める予定。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究は、胎生期の器官形成に重要な作用を示すヘッジホッグシグナルが成体の骨量維持や骨折治癒にも寄与しているとの、これまでの研究結果に基づき、成体の骨折治癒促進剤としての積極的使用が可能かどうかを探索することを目的にしている。
本研究の達成に必要な、各要素技術を昨年度に検討、準備し、今年度は、これらの各要素技術を統合して、in-vivoでの効果検証実験を実施し、骨折部仮骨の体積が増加する傾向が確認できている。同時に準備したin-vivo imaging法なる要素技術の問題点も顕在化したが、in-vivo imaging法の新たな方法として、in-vivo micro-CTの検討も開始しており、おおむね順調に進展していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

ヘッジホッグシグナルの中でもGli1に注目し、成体の骨折治癒促進剤としての可能性を探索する研究を推進するに於いて、in-vivoでの効果は骨折部仮骨の体積が増加する傾向が確認できたことから、Gli1が、骨折治癒促進剤としての可能性を有していることが示唆された。今後は、in-vitroでの検討を進め、その作用メカニズムを解析するべく研究を推進していく予定。
また、本研究遂行のため準備してきた要素技術である骨折モデル、投与方法、評価方法は、どのような薬剤を検討する場合に於いても使用可能な普遍的要素技術であることから、今後はGli1だけでなく、有望な各種新規薬剤の検討にも拡張していけると考えられる。

Causes of Carryover

新型コロナウイルス感染拡大による学会不参加や実験計画の一時停止、さらには、in-vivo imaging技術に関する設備の故障等の影響により、一部予算を次年度に繰り越しとした。次年度に、この繰り越し予算を活用して、Gli1の骨折治癒促進効果をin-vivoでの詳細な検討により検証を行う。