2019 Fiscal Year Research-status Report
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19K09660
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| Research Institution | National Defense Medical College |
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Principal Investigator |
今林 英明 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 整形外科学, 講師 (40296629)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀内 圭輔 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 整形外科学, 准教授 (30327564)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 側弯症 / マウスモデル / LBX1 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
思春期特発性側弯症は就学期の青少年の約2-3%に発生する原因不明の疾患である．有効な予防法は限られており，また重症例に対しては手術が選択される．このことから，より有効な治療法・予防法の確立が強く望まれる．われわれは，これまでの網羅的ゲノム解析からLBX遺伝子の近傍に局在する一塩基多型が思春期特発性側弯症の発症に関連することを見出している．本研究の目的は，Lbx1遺伝子改変マウスを作成し，成獣マウスの表現型解析から，Lbx1遺伝子の個体発生，ならびに生体における機能を明らかにすることで，思春期特発性側弯症の新規治療法開発に繋がる知見を得ることである．本研究では，Lbx1 floxマウスを利用し，組織特異的にLbx1遺伝子を欠損した遺伝子改変マウスを作成し，成体においてLbx1欠損が筋骨格筋に与える影響の解明を試みる．ヒトにおいてLBX1遺伝子は骨格筋ならびに中枢神経（脊髄，脳）に高発現していることから，骨格筋特異的にLbx1遺伝子を欠損したマウスモデル（以下Lbx1Δmus），および中枢神経特異的にLbx1遺伝子を欠損したマウスモデル（以下Lbx1Δneu）を作成した．Lbx1Δmusマウスは周産期もしくは生後1-2週間で致死率が野生型マウスに比較して高いことが示唆された．また，生後9週齢の時点では，明らかな脊柱変形は確認されなかったが，前肢と胸郭に低形成を生じることを観察している．本マウスはさらに生後50週齢まで観察したが，野生型マウスと比較し有意な脊椎変形は観察されなかった．また，脊椎変形を誘導するとされるBipedalモデル（前肢切断モデル）を利用し，Lbx1Δmusマウスと野生型マウスを比較検討したものの，やはり明らかな差は観察されなかった．これらの所見から，少なくともマウスにおいては筋組織内のLbx1遺伝子発現抑制のみでは，脊柱変形を誘導しえないことが示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Lbx1Δmusマウスに関しては，生存率，脊柱・前肢のレントゲンによる形態計測，筋組織の組織学的検討，さらに高齢マウス（50週以上の飼育），Bipedalモデルなどを実施した．上記の概要の通り，いずれの実験系においてもLbx1Δmusマウスにおいて有意な脊柱変形は認められず，筋組織内のLbx1遺伝子発現抑制のみでは，脊柱変形を誘導するには十分ではないことが考えられた．一方，詳細な解析から上肢のみならず，下肢においてもLbx1Δmusマウスでは，低形成の生じること，また上肢の低形成（伸筋群の筋線維の低形成）のため不可逆的な屈曲拘縮が生じることが明らかとなった．これらの形態異常は再現性が高く，Lbx1遺伝子の四肢筋組織発生における重要性を裏付ける結果となった．これまでの知見をまとめ，本年度中に論文発表の予定である．一方，中枢神経特異的にLbx1遺伝子を欠損したマウスモデル（Lbx1Δneuマウス）はこれまでのところ，明らかな表現型が観察されていない．その原因の一つとして，CreトランスジェニックマウスのCreタンパク質の発現が十分でなく，中枢神経内のLBX1タンパク質の発現が十分に抑制されていない可能性があるため，現在別なCreトランスジェニックマウスの交配を行っている段階である．
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| Strategy for Future Research Activity |
Lbx1Δmusマウスに関しては，上記の如く，高齢モデル，Bipedalモデルにおいても明らかな脊柱変形は観察されなかったが，四肢の低形成と前肢の拘縮の再現性は極めて高い．これらの所見をまずは論文としてまとめ，本年度中の投稿を目指す．また，Lbx1Δmusマウスは若年期だけでなく，老齢期においても野生型マウスに比較し，低体重である（野生型マウスは加齢に伴い，著明に脂肪が蓄積するのに対し，Lbx1Δmusではそれが減少している）ことを暫定的ながら観察している．これは，筋肉内のLBX1が筋代謝に関わっていることを示唆しており，また側弯症はやせた体形に多いことと合わせ，興味深いと考えられる．この所見を今年度内に検証の予定である．また中枢神経特異的にLbx1遺伝子を欠損したマウスモデルは新規モデルを用意し，表現型の有無を年内に確認したいと考えている．その情報は現在用意しているLbx1Δmusマウスの論文に含めるか，何らかの所見が認められた場合は，来意年度以降にデータを纏める予定である．
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| Causes of Carryover |
海外学会参加費が事務上の手続きの問題で支払いができなかったため生じた．次年度に繰り越す金額は次年度直接経費の5%以下であり，研究計画に有意な変更は生じない．
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