2021 Fiscal Year Research-status Report

Novel Molecular Mechanism for Hereditary Hypophosphatemia

Research Project

Project/Area Number	21K07835
Research Institution	Osama Woman's and Children's Hospital
Principal Investigator	道上敏美地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪母子医療センター(研究所), 骨発育疾患研究部門, 部長 (00301804)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	リン代謝 / X連鎖性低リン血症性くる病 / PHEX / 骨細胞 / iPS細胞
Outline of Annual Research Achievements	遺伝性低リン血症の代表であるX連鎖性低リン血症性くる病 (XLH)は、エンドペプチダーゼに類似した構造を有するPHEXの機能喪失に基づく。XLHにおける過リン酸尿と活性型ビタミンD低下の原因がFGF23過剰産生であることが判明したが、FGF23はPHEXの基質ではなく、生理的基質を含めPHEXの機能はいまだに不明である。本研究においては、マウスモデル及びPHEXを欠損させたiPS細胞モデルを用いて、XLHの病態形成における新たな分子機構を解明をめざすことを目的とする。XLHのモデルであるHypマウスおよび野生型 (WT)マウスの脛骨の抽出物を用いてFGF23を測定したところ、Hypでは骨中のintact FGF23がWTの約30倍に増加していた。一方、mRNA発現については、Hyp骨ではWTの約３倍程度の上昇にとどまったことから、Hypマウスにおける FGF23の上昇にはタンパク質レベルの制御が重要であることが示唆された。また、HypマウスおよびWTマウスより単離した骨芽細胞、骨細胞の遺伝子発現を解析したところ、Hyp細胞では骨芽細胞分化のマスター転写因子であるRunx2の発現が増加していた。また、健常男性由来iPSC細胞株に、PHEXのExon 1とExon 3内の標的配列に対するguide RNAをCas9と共に導入し、PHEX欠損クローンを樹立した。PHEX欠損クローンと親株の間で、培養時の生細胞数・死細胞数に差はなかった。これらのhiPSCsを骨芽細胞・骨細胞へ分化させ、骨芽細胞マーカー遺伝子の発現を比較したところ、PHEX欠損iPS細胞ではHypマウス由来細胞と同様に、RUNX2の発現増加が確認された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason HypマウスおよびWTマウスより単離した骨芽細胞、骨細胞の遺伝子発現解析からRUNX2をはじめ、複数の遺伝子の発現が変化していることを見出した。また、Hypマウスにおける FGF23の上昇にはタンパク質レベルの制御が重要であることを明らかにした。さらに、PHEX欠損iPS細胞の樹立および骨芽細胞分化に成功し、RUNX2の発現変化などを見出した。
Strategy for Future Research Activity	PHEX欠損iPS細胞およびコントロール細胞を骨芽細胞・骨細胞に分化誘導し、遺伝子発現や蛋白質発現、リン酸刺激に対する応答性などの解析を進める。
Causes of Carryover	旅費を使用予定であった学会がウェブ開催となったため、旅費支出が不要となった。また、納品が今年度末に間に合わない試薬があったため、余剰金が生じた。余剰金は次年度に使用予定である。