Analysis of molecular mechanisms of bone formation and heterotopic calcification

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03808
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: Saitama Medical University
• Principal Investigator: Katagiri Takenobu 埼玉医科大学, 医学部, 教授 (80245802)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 自見 英治郎 九州大学, 歯学研究院, 教授 (40276598) ; 浅見 行弘 北里大学, 感染制御科学府, 教授 (70391844)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 骨形成 / BMP / Wnt / 受容体 / 低中分子化合物 / 石灰化

Outline of Final Research Achievements

BMP and Wnt signaling is important for bone and tooth development. We found that Wnt7b is essential for BMP-induced bone formation. We developed blocking antibodies against BMP receptors. We identified Wnt7b as the bone-inducing factor produced by hypertrophic chondrocytes during endochondral ossification. Furthermore, we found chemical compounds that stimulate Wnt7b activity in vitro. We developed a mouse model of trauma-induced mineralization of muscle tissue and found that the hard tissue formed is an artificial calcification, but not bone formation.

Free Research Field

骨代謝学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により、生理的および病的な硬組織形成機序の一端が明らかとなり、その制御分子を開発することに成功した。成長因子BMPとWntは、共にin vivoにおける骨形成に極めて重要な因子として知られる。我々は、BMPが誘導する内軟骨性骨化の過程にWnt7bが重要なことを明らかにした。さらに、Wnt7b活性を促進する化合物を探索し、共通の基本骨格を明らかにした。また、BMP受容体に対する阻害モノクローナル抗体を開発した。骨格筋の外傷性に誘導される硬組織の病態モデルを開発し、これが骨形成とは異なる異所性石灰化であることを明らかにした。