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2023 Fiscal Year Annual Research Report

mTORC1制御による椎間板変性遺伝子・薬物治療法の開発

Research Project

Project/Area Number 21K09323
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

由留部 崇  神戸大学, 医学部附属病院, 助教 (10514648)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 角谷 賢一朗  神戸大学, 医学研究科, 特命准教授 (10533739)
張 鍾穎  神戸大学, 医学研究科, 医学研究員 (00824195)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords椎間板変性 / mTOR / オートファジー / 脊椎 / 整形外科
Outline of Annual Research Achievements

mTORは細胞内で複合体1(mTORC1)及び複合体2(mTORC2)を形成し、タンパク合成や細胞増殖に中心的な役割を果たしている。我々のヒト椎間板細胞実験からmTORC1の選択的な抑制が椎間板変性抑止効果を示す可能性が示唆された。
今回、ラット椎間板細胞におけるmTORC1構成体RaptorへのRNA干渉(RNAi)により50.1%-60.3%のタンパク発現抑制効果を認め、オートファジーの亢進及び細胞死・老化と細胞外基質分解の抑制が観察された。mTOR/mTORC1&mTORC2とRictor/mTORC2へのRNAiも検討したが、Raptor/mTORC1 RNAiで最も顕著な抗炎症効果が得られた。次にラット尾椎椎間板組織にmTOR/mTORC1&mTORC2 RNAi、Raptor/mTORC1 RNAi、Rictor/mTORC2 RNAiを導入したところ、各タンパクの選択的な発現抑制を認め、やはりRaptor/mTORC1 RNAiで最も顕著な抗細胞死・老化効果が得られた。さらにラット尾椎椎間板変性モデルを作成し、RNAi後に変性を惹起したところ、Raptor/mTORC1 RNAiで画像・組織学的変性度が低く、生体内椎間板変性抑止効果を有する可能性が示唆された。
並行して高精度に特定遺伝子の完全な排除が可能となるCRISPR-Cas9システムの導入を計画したところ、ヒト椎間板細胞で80%以上のタンパク発現抑制が得られた。CRISPR-Cas9ノックアウトではRNAiノックダウンと比較し、持続的なオートファジーの亢進と細胞死・細胞老化・細胞外基質分解の抑制を認め、やはりRaptor/mTORC1 CRISPR-Cas9で最も顕著であった。CRISPR-Cas9による機能解析を進めつつ、RNAiで安全な椎間板変性遺伝子治療の確立を目指し、さらに研究を進めていく。

  • Research Products

    (17 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Pittsburgh(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      University of Pittsburgh
  • [Journal Article] Rapamycin mitigates inflammation‐mediated disc matrix homeostatic imbalance by inhibiting <scp>mTORC1</scp> and inducing autophagy through Akt activation2024

    • Author(s)
      Yurube Takashi、Buchser William J.、Zhang Zhongying、Silwal Prashanta、Lotze Michael T.、Kang James D.、Sowa Gwendolyn A.、Vo Nam V.
    • Journal Title

      JOR SPINE

      Volume: 7 Pages: e1303~e1303

    • DOI

      10.1002/jsp2.1303

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Anti-Inflammatory Effects of Adiponectin Receptor Agonist AdipoRon against Intervertebral Disc Degeneration2023

    • Author(s)
      Ohnishi Hiroki、Zhang Zhongying、Yurube Takashi、Takeoka Yoshiki、Kanda Yutaro、Tsujimoto Ryu、Miyazaki Kunihiko、Matsuo Tomoya、Ryu Masao、Kumagai Naotoshi、Kuroshima Kohei、Hiranaka Yoshiaki、Kuroda Ryosuke、Kakutani Kenichiro
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 24 Pages: 8566~8566

    • DOI

      10.3390/ijms24108566

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cytokine Inhibitors Upregulate Extracellular Matrix Anabolism of Human Intervertebral Discs under Alginate Beads and Alginate-Embedded Explant Cultures2023

    • Author(s)
      Kakutani Kenichiro、Yurube Takashi、An Howard S.、Doita Minoru、Masuda Koichi
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 24 Pages: 12336~12336

    • DOI

      10.3390/ijms241512336

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Concepts of Regeneration for Spinal Diseases in 20232023

    • Author(s)
      Yurube Takashi、Han Inbo、Sakai Daisuke
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 24 Pages: 16335~16335

    • DOI

      10.3390/ijms242216335

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Selective RNA interference of Raptor/mTORC1 protects against the progression of intervertebral disc degeneration in a rat tail temporary static compression model2024

    • Author(s)
      Kumagai N.、Yurube T.、Ryu M.、Takeoka Y.、Kanda Y.、Tsujimoto T.、Miyazaki K.、Ohnishi H.、Matsuo T.、Kuroshima K.、Hiranaka Y.、Kuroda R.、Kakutani K.
    • Organizer
      The 70th Annual Meeting, Orthopaedic Research Society
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Comparative study between gene silencing strategies for intervertebral disc degeneration using RNA interference and CRISPR-Cas9 through the selective interference of mTOR signaling2024

    • Author(s)
      Ryu M.、Yurube T.、Kumagai N.、Takeoka Y.、Kanda Y.、Tsujimoto T.、Miyazaki K.、Ohnishi H.、Matsuo T.、Kuroshima K.、Hiranaka Y.、Kuroda R.、Kakutani K.
    • Organizer
      The 70th Annual Meeting, Orthopaedic Research Society
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ラット尾椎椎間板におけるRaptor/mTORC1への選択的なRNA遺伝子干渉はオートファジーを誘導するとともに椎間板変性進行に対して抑制的に作用する2023

    • Author(s)
      熊谷 直利、由留部 崇、劉 正夫、張 鍾穎、武岡 由樹、神田 裕太郎、宮﨑 邦彦、大西 洋輝、松尾 智哉、黒島 康平、平中 良明、黒田 良祐、角谷 賢一朗
    • Organizer
      第52回日本脊椎脊髄病学会学術集会
  • [Presentation] CRISPR-Cas9システムを用いたmTORシグナル経路の選択的阻害による椎間板変性への新規治療法の開発2023

    • Author(s)
      劉 正夫、由留部 崇、張 鍾穎、武岡 由樹、神田 裕太郎、宮崎 邦彦、大西 洋輝、松尾 智哉、熊谷 直利、黒島 康平、平中 良明、黒田 良祐、角谷 賢一朗
    • Organizer
      第52回日本脊椎脊髄病学会学術集会
  • [Presentation] Selective interference of Raptor/mTORC1 protects against the progression of intervertebral disc degeneration through autophagy induction in a rat tail temporary static compression model2023

    • Author(s)
      Kumagai N.、Yurube T.、Ryu M.、Zhang Z.、Takeoka Y.、Kanda Y.、Miyazaki K.、Ohnishi H.、Matsuo T.、Kuroshima K.、Hiranaka Y.、Kuroda R.、Kakutani K.
    • Organizer
      The 49th Annual Meeting, International Society for the Study of the Lumbar Spine (Spineweek 2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of treatment for intervertebral disc degeneration by the selective interference of the mTOR signaling pathway using the CRISPR-Cas9 system2023

    • Author(s)
      Ryu M.、Yurube T.、Zhang Z.、Takeoka Y.、Kanda Y.、Miyazaki K.、Ohnishi H.、Matsuo T.、Kumagai N.、Kuroshima K.、Hiranaka Y.、Kuroda R.、Kakutani K.
    • Organizer
      The 49th Annual Meeting, International Society for the Study of the Lumbar Spine (Spineweek 2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 脊椎椎間板の恒常性維持を目指した変性予防・組織修復の試み~基礎研究から学ぶ困難の対処法~2023

    • Author(s)
      由留部 崇
    • Organizer
      第19回名古屋脊椎脊髄Webセミナー2023
    • Invited
  • [Presentation] 脊椎椎間板の恒常性維持を目指した変性予防・組織修復の試み2023

    • Author(s)
      由留部 崇
    • Organizer
      第62回大阪脊椎外科フォーラム
    • Invited
  • [Presentation] mTORシグナル経路への選択的なRNA干渉はラット尾椎椎間板組織において変性抑止効果を有する2023

    • Author(s)
      熊谷 直利、由留部 崇、劉 正夫、辻本 武尊、武岡 由樹、宮﨑 邦彦、大西 洋輝、松尾 智哉、黒島 康平、平中 良明、黒田 良祐、角谷 賢一朗
    • Organizer
      第38回日本整形外科学会基礎学術集会
  • [Presentation] RNA干渉法とCRISPR-Cas9システムを用いたmTORシグナル経路の選択的阻害がもたらすヒト椎間板変性抑止効果の比較2023

    • Author(s)
      劉 正夫、由留部 崇、武岡 由樹、宮崎 邦彦、大西 洋輝、松尾 智哉、熊谷 直利、黒島 康平、平中 良明、黒田 良祐、角谷 賢一朗
    • Organizer
      第38回日本整形外科学会基礎学術集会
  • [Presentation] Selective RNA interference of the mTOR signaling pathway protects against the progression of intervertebral disc degeneration through autophagy induction in a rat tail temporary static compression model2023

    • Author(s)
      Kumagai N.、Yurube T.、Ryu M.、Tsujimoto T.、Takeoka Y.、Kanda Y.、Miyazaki K.、Ohnishi H.、Matsuo T.、Kuroshima K.、Hiranaka Y.、Kuroda R.、Kakutani K.
    • Organizer
      The 4th Meeting, BioSpine Japan
  • [Presentation] Development of gene therapy by modulating intracellular mTOR signaling and autophagy for degenerative disc disease2023

    • Author(s)
      Yurube T.
    • Organizer
      The 3rd Annual Conference, Korean Society of Basic Neurosurgical Sciences
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2024-12-25  

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