2020 Fiscal Year Research-status Report
酸素濃度勾配と2つのHIFによる関節軟骨の恒常性維持のメカニズム
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19K09568
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
森 大典 東京大学, 医学部附属病院, 届出研究員 (60835354)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 琢 東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (30456107)
岡田 慶太 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (50759173)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 変形性膝関節症 / 酸素濃度勾配 / HIF-1α / HIF-2α |
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| Outline of Annual Research Achievements |
関節軟骨は巨大な無血管組織であり、滑膜から分泌される関節液を介して酸素や栄養が供給されるため、低酸素環境に置かれている。我々はこれまでの検討にて、酸素濃度は正常関節軟骨の表面では高いが深層では広範囲で低く抑えられていること、低酸素下でのみ安定化する転写因子HIF-1αは深層で強発現し、軟骨に保護的に作用すること、比較的高い酸素濃度下でも安定のHIF-2αは表層に発現し、関節の潤滑性維持を担っている可能性があることを突き止めた。本研究ではこれらの知見を厳密かつ総合的に検証すべく、関節軟骨の表層特異的、深層特異的なCreマウスを用いて２つのHIFのそれぞれの部位での役割を解析する。また滑膜炎が関節軟骨の酸素濃度に与える影響も解析し、変形性関節症の増悪因子としての滑膜炎の意義についても検証する。
関節特異的Creマウスを用いたHIF-1α, HIF-2αの機能解析を行っている。前年度に関節特異的にるHIF-1αをノックアウトさせるCol2-CreERT2;Hif1a-floxの変形性膝関節症（OA）モデルを組織学的解析するとともに、In vitroでCol2-CreERT2;Hif1a-floxと野生型マウスの関節軟骨細胞を培養し、解析したところ、転写因子HIF-1αは関節軟骨深層で強発現し、NfkBシグナルを抑えることで、軟骨に保護的に作用することを解析し、発表した（Okada K, et al., SiRep. 2020 )。今年度は、関節軟骨最表層に着目し、関節軟骨最表層に発現するHIF-2αの機能解析をPrg４Cre;Hif2-floxマウスを用いて行った。２種のOAモデルを作出し、現在、組織学的解析、初代培養細胞を用いたIn vitroの解析を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
転写因子HIF-1αの解明は論文公表することができ（Okada K, et al., Si Rep. 2020 )、転写因子HIF-2αの解明は順調にマウスモデルでの解析、細胞培養でのHIF-2αの機能解析を進めることができている。現在、そのメカニズム解析について、網羅的遺伝子解析をおこなうため、RNAシーケンシング解析、ChIPシーケンス解析に着手している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、正常および変性した深層細胞におけるHIF-1αとHIF-2αの転写標的を網羅的に調べるため、それぞれの層から単離した最表層細胞、深層軟骨細胞培養においてアデノウイルスベクターでHIF-1α, HIF-2αを強制発現させた系、または、関節特異的HIF-1αをノックアウトさせたマウス（Col2-CreERT2;Hif1a-flox)と関節軟骨最表層特異的にHif-2αをノックアウトさせたマウス（Prg４Cre;Hif2-flox）それぞれのバルクRNAシーケンシングを行い、正常から変性に至る過程のそれぞれの部位で、2つのHIFがどのような標的遺伝子を転写誘導しているのかを網羅的に解析する予定である。
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| Causes of Carryover |
初年度より、既に遺伝子改変マウスが現存し、マウス作出に費用がかからずに解析を進めることができた。また、最終年度にビックデータ解析を行う予定としており、解析費用がかかることが予想されたため
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[Presentation] 脂肪幹細胞を用いた変形性膝関節症治療の臨床成績と、治療効果に関係するMRI所見の検2020
Author(s)
樋口淳也, 山神良太, 松本卓巳, 前之原悠司, 寺尾友宏, 井上啓太, 辻晋作, 千々松良太, 小俣康徳, 矢野文子, 田中栄, 齋藤琢
Organizer
第19回日本再生医療学会総会
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