The protective effects of new mitochondrial modulators on onset and progression of osteoarthritis

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K09426
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 橋本 功 東北大学, 医学系研究科, 講師 (00718497)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 健弘 東北大学, 医工学研究科, 特任准教授 (50396438) ; 阿部 高明 東北大学, 医工学研究科, 教授 (80292209)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 変形性関節症 / MA-5 / ミトコンドリア代謝改善 / 関節軟骨保護

Outline of Annual Research Achievements

私達はミトコンドリア機能改善効果を持つ新規化合物MA-5が、変形性関節症（osteoarthritis: OA）の発症や進行を低減させる作用があるかを検証するため、種々の実験を進めてきた。具体的には、マウスの膝関節にOAを惹起するモデルであるDMM（半月板不安定化）モデルを作成し、それにMA-5を4-8習慣にわたって連日経口投与することにより、対照群と比較して膝関節OAの程度や形態に変化が生じるかについて検証してきた。MA-5を8週間連日投与した群において、その膝関節軟骨の組織像を確認すると、膝関節軟骨変性の僅かな減弱効果がみられた。これはMA-5が、膝関節軟骨のOA変化に対して、何らかの保護作用を有していることを示す重要な所見と考えている。
またそれに付随し、マウスを屠殺後に採取した下肢の筋組織を用い、電子顕微鏡でミトコンドリアの形態を確認した。その結果、MA-5投与群と非投与群において筋ミトコンドリアの形態に違いがみられた。具体的には、MA-5投与群に置いては、ミトコンドリアのサイズの縮小化がみられていた。その意味合いについては、今後検証する。
研究計画にあるマウス膝関節軟骨からの核酸抽出および網羅的遺伝子解析については、進捗がやや難航している。その原因として、マウス膝関節から採取される軟骨片が非常に小さく、そこからマイクロアレイに耐えるRNAの量と質を担保することが困難であることが、その理由としてあげられる。研究計画書に記載した、パスウェイ解析やクロマチン免疫沈降法による解析等は、その先にある部分であるため、まだ着手できていない。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

マウス膝軟骨細胞からの核酸抽出を試みているが、サンプルが微小であるため抽出が困難で、再現性のある遺伝子発現解析が現時点ではできていない。

Strategy for Future Research Activity

今後は、関節軟骨細胞における関節軟骨破壊に寄与するMMP-13やADAMTS群などの発現状況について、免疫組織化学的検索を行う予定である。またマイクロCTによるMA-5が下肢の筋体積に与える影響の解析、関節軟骨細胞からの網羅的遺伝子発現解析も併せて進める予定である。
関節の構成要素には細胞数が多い滑膜組織があり、変形性関節症に関しては滑膜細胞から分泌される因子も変形性関節症の病態に大きく関わるとされている。このため解析対象に関節軟骨細胞だけではなく、滑膜細胞も含めて検討を進める予定である。

Causes of Carryover

昨年度は、研究費用が比較的安価な組織学的実験が主たる実験内容であったため、多くの予算を要しなかった。本年は網羅的遺伝子解析研究など、より多くの予算を要する研究を予定している。