Integrated Regulation of Articular Cartilage by Runx2 and Runx3

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K09451
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Taniguchi Yuki 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (80722165)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 齋藤 琢 東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (30456107) ; 大島 寧 東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (50570016)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: Runx3 / Runx2 / 変形性関節症 / ２型コラーゲン / ルブリシン / 関節軟骨

Outline of Final Research Achievements

We examined the role of Runx2 and Runx3 for osteoarthritis development in vivo and in vitro. Runx3-knockout mice exhibited accelerated osteoarthritis following surgical induction, accompanied by decreased expression of lubricin and aggrecan. Meanwhile, Runx2 conditional knockout mice showed biphasic phenotypes: heterozygous knockout inhibited osteoarthritis and decreased matrix metallopeptidase 13 (Mmp13) expression, while homozygous knockout of Runx2 accelerated osteoarthritis and reduced type II collagen (Col2a1) expression. Comprehensive transcriptional analyses revealed lubricin and aggrecan as transcriptional target genes of Runx3, and indicated that Runx2 sustained Col2a1 expression through an intron 6 enhancer when Sox9 was decreased. Runx3 protects adult articular cartilage through extracellular matrix protein production under normal conditions, while Runx2 exerts both catabolic and anabolic effects under the inflammatory condition.

Free Research Field

整形外科

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

関節軟骨は 2 型コラーゲンなどのタンパクによって構成され、表面はルブリシンなどの滑らかなタンパクによって覆われている。これらのタンパクが減少すると軟骨が変性し、変形性関節症に至る。この研究では、 Runx2、Runx3 という2つの転写因子がこれらのタンパクを作り出し、関節軟骨を保護していることを明らかにした。Runx3の関節軟骨での作用はこれまで知られておらず、Runx2はむしろ変形性関節症を悪くすると考えられてきた。Runx3の関節保護作用のほか、Runx2にも隠れた関節保護作用があることを示した本成果は、変形性関節症の病態解明のみならず、治療法開発にも貢献すると期待される。