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2023 Fiscal Year Research-status Report

Novel Molecular Mechanism for Hereditary Hypophosphatemia

Research Project

Project/Area Number 21K07835
Research InstitutionOsama 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 – 2025-03-31
Keywordsリン代謝 / X連鎖性低リン血症性くる病 / PHEX / 骨芽細胞 / 骨細胞
Outline of Annual Research Achievements

X連鎖性低リン血症性くる病(XLH)は骨芽細胞/骨細胞 (骨芽細胞系列細胞)に発現するPHEXの機能喪失に基づき、過剰産生されたFGF23の腎臓への作用により過リン酸尿やビタミンD代謝異常を呈するが、病態形成機構の全容は不明である。今回、PHEXを欠損させたヒトiPS細胞(iPSCs)をモデルとして使用し、XLHの骨芽細胞系列における内在的異常を解析した。健常男性由来iPSCsにCRISPR/Cas9を適用してPHEX-knockout iPSCs (PHEX-KO iPSCs)を樹立し、骨芽細胞系列に分化誘導し解析した。遺伝的に同質な親株をコントロールとして用いた。PHEX-KO iPSCs由来骨芽細胞系列細胞 (以下PHEX-KO骨芽細胞)においては、FGF23産生が増加していた。興味深いことにPHEX-KO骨芽細胞においては石灰化が亢進しており、腎臓との相互作用が排除されリン供給が充分なin vitro条件下においてはPHEX欠損は石灰化を促進しうることが示唆された。この観察は、XLHの異所性石灰化や腰椎骨密度増加を想起させる。一方、石灰化阻害物質である細胞外ピロリン酸はPHEX-KO骨芽細胞で増加しており、アルカリホスファターゼの活性低下の関与が推察された。また、PHEX-KO骨芽細胞ではOsteopontinやDMP1をはじめ、RUNX2、FGFR1などの発現が増加していた。さらに、注目すべきことにPHEX-KO骨芽細胞においてはCREBのリン酸化が亢進しており、PTHrPの発現増加と関連していた。XLHの骨芽細胞/骨細胞においては複合的な内在性異常が存在し、病態形成に寄与していることが示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今回明らかになった、PHEX-KO骨芽細胞系列における石灰化の亢進は、XLHの合併症である脊椎靭帯骨化症などのenthesopathyや骨密度増加を想起させる。また、XLHの骨芽細胞/骨細胞においては複合的な内在性異常が存在し、病態形成に寄与していることが明らかになった。とくに、XLHの病態にPTHrPの産生増加やCREB経路の亢進が関与していることをみいだした。

Strategy for Future Research Activity

今回明らかになったPHEX-KO骨芽細胞系列の複合的な異常の病的意義について明らかにする。FGF23産生過剰をもたらす機序についても検討する。さらに、XLHの骨芽細胞/骨細胞においてはリン感知の異常が存在する可能性があるので、樹立したPHEX-KO iPS細胞とコントロール細胞から分化誘導した骨芽細胞系列細胞を用いて、リンに対する応答性について検討を進める。

Causes of Carryover

実験の一部に遅れが生じたため、次年度使用額が生じた。研究成果を2024年度に国際学会で発表する必要があるため、その旅費として支出する予定である。

  • Research Products

    (4 results)

All 2024 2023

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Complex intrinsic abnormalities in osteoblast lineage cells of X-linked hypophosphatemia: Analysis of human iPS cell models generated by CRISPR/Cas9-mediated gene ablation2024

    • Author(s)
      Nakanishi Tatsuro、Yamazaki Miwa、Tachikawa Kanako、Ueta Ayu、Kawai Masanobu、Ozono Keiichi、Michigami Toshimi
    • Journal Title

      Bone

      Volume: 181 Pages: 117044~117044

    • DOI

      10.1016/j.bone.2024.117044

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Paracrine and endocrine functions of osteocytes2023

    • Author(s)
      Michigami Toshimi
    • Journal Title

      Clinical Pediatric Endocrinology

      Volume: 32 Pages: 1~10

    • DOI

      10.1297/cpe.2022-0053

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] X連鎖性低リン血症性くる病の骨芽細胞系列における複合的異常:PHEX欠損ヒトiPS細胞モデルを用いた解析2023

    • Author(s)
      中西達郎, 山﨑美和, 立川加奈子, 川井正信, 大薗恵一, 道上敏美
    • Organizer
      第41回日本骨代謝学会学術集会.
  • [Presentation] Complex Abnormalities in Osteoblasts/Osteocytes of X-Linked Hypophosphatemia: Analysis of PHEX-Knockout Human iPS Cells Generated by CRISPR/Cas9 Genome Editing.2023

    • Author(s)
      Michigami Toshimi, Nakanishi Tatsuro, Yamazaki Miwa, Tachikawa Kanako, Ueta Ayu, Kawai Masanobu, Ozono Keiichi
    • Organizer
      American Society for Bone and Mineral Research 2023 Annual Meeting
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2024-12-25  

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