Epigenetics analysis for the pathogenesis of ossification of the spinal ligament

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K09276
• 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: Shiga University of Medical Science
• Principal Investigator: Yayama Takafumi 滋賀医科大学, 医学部, 講師 (60362042)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森 幹士 滋賀医科大学, 医学部, 准教授 (30467386)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 後縦靱帯骨化症 / 黄色靱帯骨化症 / エピジェネティクス / DNAメチル化 / マイクロRNA / 内軟骨性骨化

Outline of Final Research Achievements

Ossification of the posterior longitudinal ligament (OPLL) can cause serious complications in the spinal cord. Therefore, a new approach is required for preventing ossification because the available treatments are limited. To clarify the roles of epigenetics in pathogenesis of OPLL, we examined the DNA methylation array in cultured cells derived from harvested tissues during surgery. DNA methylation array revealed 468,119 probes, and 648 probes were significant with p<0.01 and methylation differentiation>25%. These methylated probes, including positive methylation of 392 and negative methylation of 256, targeted the genes of collagen, proteoglycans, cytokines, or transcriptional factors associated with the progression of the ossified plaque or variation of ossified formation. These results suggested that DNA methylation impact the diversity of ossification and play an important role in cell differentiation in the OPLL.

Free Research Field

整形外科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

脊柱靱帯骨化症は進行性かつ重篤な脊髄症状を生じうる疾患であるが、現在有効な治療法は神経症状を緩和・改善させる投薬、リハビリテーション、脊髄の圧迫を除去する外科的治療といった対症療法に限られている。エピジェネティクス修飾は、環境刺激により変化した遺伝情報の活性状態を記録、伝達、維持するための染色体領域の構造適応として定義され、DNAの1次構造に影響を与えずに遺伝子発現を変化させるものであり、さまざまな環境要因により後天的に引き起こされる。疾患の成立に後天的素因が関与すると考えられる本症において、本研究の結果はエピジェネティクス修飾を標的とした新しい治療法の開発に有用な知見をもたらすと考えられる。