破骨細胞前駆細胞から始まる全く新しい破骨細胞誘導機構と癌による骨吸収

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H03857
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 池田 通 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (00211029)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂本 啓 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (00302886) ; 栢森 高 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (10569841)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 破骨細胞誘導 / 口腔扁平上皮癌 / 破骨細胞前駆細胞

Outline of Annual Research Achievements

破骨細胞前駆細胞との共存培養および破骨細胞前駆細胞への培養上清添加により強い破骨細胞誘導能を示す口腔扁平上皮癌由来細胞株NEMを用いて一連の実験を遂行した。この、口腔扁平上皮癌細胞による破骨細胞誘導は、既存の骨吸収抑制薬であるデノスマブや、破骨細胞誘導因子RANKLの強力な競合阻害蛋白として有名なOPGが全く無効のうえ、破骨細胞誘導のマスター転写因子であるNFATc1の発現上昇を伴わないことから、全く知られていなかった新たな破骨細胞誘導機構であることが強く示唆された。本研究は私達が発見した口腔扁平上皮癌細胞による新たな破骨細胞誘導機構を明らかにする目的で行っている。
目的の破骨細胞誘導分子を明らかにするため、これまでは強い破骨細胞誘導能を有する口腔扁平上皮癌細胞株NEMと、破骨細胞誘導がほとんど見られない唯一の口腔扁平上皮癌細胞株であるHO-1-N1を網羅的解析の比較のために用いてきたが、より解析精度を上げるためにNEM細胞のリクローニングを実施した。その結果、破骨細胞誘導能をこれまで通り有するNEM細胞に加え、破骨細胞誘導能を失ったNEMサブクローンを得ることができた。これらのサブクローンの破骨細胞誘導を検定するために必要なRANKLに不良があり、他社製品を用いて再度検定し直したことから、研究が予定より遅延し、資金の一部を翌年に繰越した。
しかし、破骨細胞誘導能を失ったNEMを得られたことから、新たにクローニングし直した破骨細胞誘導能を有するNEM細胞と破骨細胞誘導能を失ったNEM細胞を用いて遺伝子発現マイクロアレイ解析を行った。また、これらの細胞から誘導される破骨細胞に骨吸収能があることを、ハイドロキシアパタイトコーティングプレートを用いて証明した。さらに、これらの細胞を培養したコラーゲンゲルをヌードマウス皮下に移植し、移植効率を比較し、有意な差がないことを確認した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

破骨細胞前駆細胞の誘導に不可欠な破骨細胞誘導因子RANKLの作用が思うように出なくなり、他の複数社から販売されているRANKLを購入し、最適なRANKLを選択しなおし、新たに選択したRANKLを用いて実験をやり直したことから、遅延が生じた。
しかし、NEM細胞のサブクローニングを行った結果、破骨細胞誘導能を失ったNEMサブクローンを得ることができたため、遅延を生じたものの非常に明るい展望が開けた。新たにクローニングした破骨細胞誘導能を有するNEMと破骨細胞誘導能を失ったNEM細胞を比較することで、目的の分子を非常に効率よく見出すことができると期待されるからである。

Strategy for Future Research Activity

今年度得られたNEM細胞のサブクローンを用いて遺伝し及び蛋白の発現網羅解析をするとともに、破骨細胞誘導能を有するNEMと破骨細胞誘導能を失ったNEMのヌードマウス移植組織の病理組織像を比較し、私達が見出した口腔扁平上皮癌細胞による破骨細胞前駆細胞を標的とした新たな破骨細胞誘導の原因分子を明らかにする。さらに、頭蓋骨下の移植による骨吸収の能の比較を行っていく予定である。