副甲状腺ホルモンの骨形成促進作用を仲介する骨細胞由来の骨形成促進因子を同定する

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K10114
• Research Institution: Meikai University
• Principal Investigator: 佐藤 卓也 明海大学, 歯学部, 准教授 (00316689)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林田 千代美 明海大学, 歯学部, 講師 (40710900)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 副甲状腺ホルモン / 骨細胞 / 骨細胞培養系 / RNA-seq / IPA解析

Outline of Annual Research Achievements

副甲状腺ホルモン（PTH）はin vivoへの投与で破骨細胞形成を促進する一方、骨芽細胞も活性化し、結果的に骨形成促進・骨量を増加させる。PTHは骨芽細胞への直接作用により骨形成を促進するのではなく、骨基質中に存在する骨細胞に作用し間接的に骨形成を促進すると考えられている。
本研究は、PTHの骨形成促進作用を担う骨細胞由来の因子の同定を目的とし、網羅的遺伝子解析により候補遺伝子を探索、候補因子の骨形成への作用をin vitro及びin vivoで解析し、骨細胞由来の骨形成促進因子を同定する計画であった。
全研究期間を通し、基礎技術である骨細胞のみを含む骨片の培養系の改良を行いつつ、本培養系で骨細胞にPTHを作用させ、発現が変化する遺伝子の網羅的解析を行ってきた。まずマクロアレイを用いた探索を行ったが、PTHによる変化が知られているsostへの作用は確認できたが、全体的にバラツキが大きく、統計的有意差がある骨形成に関連のありそうな因子は見いだせなった。また培養上清を回収し、そこに含まれるサイトカインを抗体アレイを用いて探索したが、この実験でも同様であった。そこで最終年度では、より精度・感度が高いと考えられるRNA-seq法に、シグナル伝達系を幅広く解析できるIPA解析を組合せ検討を行った。その結果、sost/sclerostinやEphrinB2-EphB4系など骨形成への関与が知られている遺伝子群の発現変動に加え、これまで骨代謝への関係が知られていないシグナル伝達系の関連遺伝子群の発現変動が見出された。これまで初代骨細胞は単離が困難で、網羅的遺伝子発現解析は数多く行なわれてこなかったが、本研究の成果として、PTHによって初代骨細胞で発現が変化する遺伝子群の網羅的情報が得られた。この情報は、骨細胞由来の骨形成促進因子の同定、より有効な骨形成促進因子の開発に繋がるものである。