腱・靭帯の分子生物学的情報を基盤とした新たな治療法の開発

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H03805
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 安達 伸生 広島大学, 医系科学研究科(医), 教授 (30294383)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 味八木 茂 広島大学, 病院(医), 講師 (10392490) ; 亀井 直輔 広島大学, 医系科学研究科(医), 准教授 (70444685) ; 石川 正和 広島大学, 医系科学研究科(医), 寄附講座准教授 (60372158) ; 中佐 智幸 広島大学, 病院(医), 講師 (60467769) ; 宿南 知佐 広島大学, 医系科学研究科(歯), 教授 (60303905)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 腱・靭帯 / microRNA / 腱修復 / エクソソーム

Outline of Annual Research Achievements

腱や靭帯は、分子生物学的な情報は他の運動器に比べて極めて少なく、その治癒を促進する治療法は未だ開発されていない。本研究は、microRNA（miRNA）生成に重要なプロセッシング酵素Dicerを腱・靭帯特異的にノックアウトしたマウスの解析を行い、腱・靭帯におけるDicerの機能解析と腱・靭帯特異的miRNAを探索する。また、同定したmiRNAとMSC由来エクソソームを組合せた新たな治療法の開発を目指すものである。
腱特異的転写因子Scleraxis（Scx）の発現制御領域下にCreリコンビナーゼをノックイン（KI）したScx:CreKI マウスとDicer floxed マウスを交配させ、Dicer cKO マウスを作製した。Dicer floxマウスをコントロール群とし、Dicer cKOマウスにおける腱・靭帯の表現型を肉眼的・組織学的評価、歩行解析、腱破断強度、アキレス腱（AT）組織におけるDicerおよびScxなど各種腱・靭帯関連遺伝子の発現をリアルタイムPCR解析及びRNAシーケンスによる網羅的発現解析を行った。またアキレス腱損傷モデルを作成し、術後４週で組織学的評価を行なった。
その結果、Dicer cKOマウスは、腱・靭帯関連遺伝子の発現低下を認め、ATなどの各腱で肉眼的脆弱性を認めた。ATの組織断面積は、有意に小さく、走査型電子顕微鏡による観察では、コラーゲン線維径の小さい割合が多かった。そして、歩行時における足関節の可動域の増加を認めた。損傷モデルでは、Dicer cKOで軟骨化成などの変性を伴い、修復に異常が生じていた。網羅的発現解析よりコントロール群に比べ発現差が大きく、腱組織で高発現しているmiRNAを同定した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

Dicer cKOマウスは、腱・靭帯関連遺伝子の発現低下やアキレス腱などの各腱で肉眼的脆弱性を認めた。アキレス腱の組織断面積は、有意に小さく、走査型電子顕微鏡による観察では、コラーゲン線維径の小さい割合が多かった。以上の結果からもノックアウトマウスの作製及び解析も順調であり、おおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

引き続きDicer cKO マウスの歩行解析含む解析を進める。そして、腱で高発現かつDicer cKOによりその発現が有意に減少したmiRNAについて着目し、腱におけるこれらmiRNAについて機能を明らかにするとともに、同定したmiRNAとMSC由来エクソソームを組合せた新たな治療法の開発を目指す。