ホメオティック遺伝子HoxBの骨形成における機能解析

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K09502
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 名井 陽 大阪大学, 医学部附属病院, 教授 (10263261)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 清志 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (50645570) [Withdrawn] ; 岡本 美奈 大阪大学, 医学部附属病院, 助教 (50457008) ; 宮本 諭 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (40239439)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: HoxB遺伝子 / 骨芽細胞 / 分化誘導 / 石灰化基質産生

Outline of Annual Research Achievements

我々はこれまで、iPS細胞から作成した骨芽細胞系細胞が高い石灰化基質産生能を有し、HoxB転写遺伝子群が重要な機能を担っている可能性を見出している。本研究では、HoxB遺伝子群に着目し、骨分化誘導時の発現解析を試みた。骨芽細胞様細胞MC3T3の骨分化過程において、Hoxb5遺伝子は分化早期に一時的に発現が認められ、Alp,Runx2,Osterixなどの骨分化マーカーの発現と相関が認められた。また、siRNAによりHoxb5遺伝子をKnock downさせたMC3T3では骨分化誘導後のAlp活性が低下し、石灰化も抑制された。間葉系細胞株C3H10T1/2細胞においても同様に、Hoxb5のknock downにより骨分化マーカーの発現低下が認められたことから、Hoxb5遺伝子は骨分化に重要な因子である可能性が示唆された。また、CXCL12/CXCR4軸が骨分化に関与することが知られていることから、Hoxb5との関連性について検討した結果、マウス横紋筋細胞C2C12細胞をCXCL12で刺激すると、濃度依存的にHoxb5およびCXCR4の発現が増強した。最終年度は、ヒト骨髄由来間葉系幹細胞(BM-MSC)を用いて、骨分化誘導過程におけるHoxb5,CXCL12,CXCR4の遺伝子発現を確認したところ、骨分化誘導開始7日後にHoxB5の発現、10日後にCXCR4の発現が上昇したが、内因性のCXCL12の発現は骨分化の過程で抑制された。
以上から、造血幹細胞ニッチにおいて間葉系間質細胞(CAR細胞)などの支持細胞による外因性のCXCL12の刺激により、Hoxb5が活性化することでCXCR4の発現を促進し、骨分化誘導を促進する可能性が示唆された。また、骨分化において内因性のCXCL12の発現は低下することから、破骨細胞分化を制御し、骨リモデリングを調整している可能性があると考えた。