新規軟骨老化促進因子CCN3の加齢に伴った発現誘導と細胞周期停止機構の解明

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K09815
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 服部 高子 岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (00228488)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久保田 聡 岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (90221936) ; 西田 崇 岡山大学, 医歯薬学域, 准教授 (30322233) ; 高江洲 かずみ (河田かずみ) 岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (10457228)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: CCN3 / 変形性股関節症 / 軟骨組織 / 初代股関節培養細胞 / Mankin Score / CCN3トランスジェニックマウス / aggrecan neo-epitope / メカニカルストレス

Outline of Annual Research Achievements

変形性股関節症(OA)の発症要因としてあげられる加齢、荷重およびCCN3の発現と軟骨組織の変性との関連を、大腿骨頭軟骨組織を用いて解析することを目的として以下の結果を得た。①OAによる人工関節置換手術（OA群）と大腿骨頭骨折（正常群）によって得られた患者由来の大腿骨頭から荷重部と非荷重部を分取し、遺伝子発現を組織より直接、また初代培養軟骨細胞より調べたところ、荷重、非荷重に関わらずOA群でOA関連因子やCCN3 mRNAの有意な上昇を認めた。組織より直接回収したRNA, 初代培養した細胞より回収したRNA共に荷重部、非荷重部の間に遺伝子発現の有意差は認められなかった。②RNAを回収した領域と隣接した領域を組織解析用に回収し、軟骨組織の変性をSafranin O-Mankin scoreで評価した。OA群と正常群の比較には、年齢に有意差がないことを確認し、それぞれの群の中で年齢とMankin scoreの相関がないことを確認した。③CCN3およびOAマーカーとなるaggrecan neo-epitopeの免疫染色により組織への蓄積を比較したところ、OA群で荷重部、非加重部ともに著しい陽性細胞の増加を確認した。④CCN3遺伝子の発現とその近傍組織のMankin scoreに正の相関が観察された。正常群でもCCN3発現の高い組織のMankin Scoreは比較的高かった。⑤軟骨組織にCCN3を過剰発現させたトランスジェニックマウス(Tg)を作製し、股関節および弱荷重関節として肩関節のX線解析、培養軟骨細胞のRNA解析、組織の免疫染色を行なったところ、CCN3 Tgの大腿骨頭および肩関節では早期より関節変性を認め、大腿骨頭初代培養軟骨細胞で、Ccn3とOA関連マーカーの有意な遺伝子発現上昇を観察し、aggrecan neo-epitopeの組織への蓄積を免疫染色で観察した。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究は本来計画した実験に加えて、CCN3の過剰発現が変形性関節症の発症や重症化に関与しているか言及したもので、当研究の加齢とCCN3の発現上昇の関連性に加え、CCN3の発現と変形性股関節症の有無、さらには重症度との有意な相関があること、一方でOAの発症と年齢やメカニカルストレスとには相関がないことを明らかにし、国際情報誌に発信した。さらには、既にRNA-Seqを行なって網羅的遺伝発現の解析を行なっており、本来計画していた研究の進捗にも遅れがないと考えられることから、当初の計画以上に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

2023年度においてもRNA-Seqの解析結果をもとに加齢によって誘導される因子とCCN3の発現との検証、および変形性関節症の発症とCCN3の発現との検証を引き続き進めていく予定である。
得られた研究成果は時間をおかず国際情報誌に発表する予定である。

Causes of Carryover

当該年度は剰余金が発生したが、次年度にマウスの解析、RNA-Seqの解析を予定しているため、次年度に繰り越すこととした。

Research Products

• [Journal Article] Do not overwork: cellular communication network factor 3 for life in cartilage (2023)
  • Author(s): Kubota Satoshi、Kawaki Harumi、Perbal Bernard、Takigawa Masaharu、Kawata Kazumi、Hattori Takako、Nishida Takashi
  • Journal Title: Journal of Cell Communication and Signaling Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1007/s12079-023-00723-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Molecular and Genetic Interactions between CCN2 and CCN3 behind Their Yin?Yang Collaboration (2022)
  • Author(s): Kubota Satoshi、Kawata Kazumi、Hattori Takako、Nishida Takashi
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 23 Pages: 5887～5887
  • DOI: 10.3390/ijms23115887
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Maternal Gut Microbiome Decelerates Fetal Endochondral Bone Formation by Inducing Inflammatory Reaction (2022)
  • Author(s): Uchida-Fukuhara Yoko、Hattori Takako、Fu Shanqi、Kondo Sei、Kuwahara Miho、Fukuhara Daiki、Islam Md Monirul、Kataoka Kota、Ekuni Daisuke、Kubota Satoshi、Morita Manabu、Iikegame Mika、Okamura Hirohiko
  • Journal Title: Microorganisms Volume: 10 Pages: 1000～1000
  • DOI: 10.3390/microorganisms10051000
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cysteinyl leukotriene receptor 1 is dispensable for osteoclast differentiation and bone resorption (2022)
  • Author(s): Fujita Hirofumi、Ando Aoi、Mizusawa Yohei、Ono Mitsuaki、Hattori Takako、Habuta Munenori、Oohashi Toshitaka、Kubota Satoshi、Ohuchi Hideyo
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 17 Pages: e0277307
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0277307
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Elevated Expression of CCN3 in Articular Cartilage Induces Osteoarthritis in Hip Joints Irrespective of Age and Weight Bearing (2022)
  • Author(s): Hirose Kazuki、Kuwahara Miho、Nakata Eiji、Tetsunaga Tomonori、Yamada Kazuki、Saiga Kenta、Takigawa Masaharu、Ozaki Toshifumi、Kubota Satoshi、Hattori Takako
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 23 Pages: 15311～15311
  • DOI: 10.3390/ijms232315311
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Correlation between High Expression of CCN3 and Osteoarthritis in hip joints. (2023)
  • Author(s): Hirose, K., Kuwahara, M., Nakata, E., Tetsunaga, T., Yamada, K., Koura, T., Inoue, T., Takigawa, M., Ozaki, T., Kubota, S., Hattori, T.
  • Organizer: Orthopaedic Research Society 2023 Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] DO NOT OVERWORK: CCN3 FOR LIFE IN CARTILAGE. (2022)
  • Author(s): Kubota S., Kawaki, H., Perbal, B., Takigawa, M., Kawata , K., Hattori T. and Nishida, T
  • Organizer: The 11th International Workshop on the CCN family of Genes
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] メトホルミンによる非コードRNA誘導と軟骨細胞分化促進作用。 (2022)
  • Author(s): 近藤 星、服部高子、桑原実穂、Fu Shanqi、西田 崇、薬師寺翔太、吉岡洋祐、森谷徳文、 飯田征二、滝川正春、久保田聡
  • Organizer: 第34回日本軟骨代謝学会
• [Presentation] 変形性股関節症とCCN3発現の相関。 (2022)
  • Author(s): 廣瀬一樹、中田英二、服部高子、鉄永智紀、山田和希、佐藤嘉洋、桑原実穂、滝川正春、 久保田聡、尾崎敏文
  • Organizer: 第34回日本軟骨代謝学会
• [Presentation] 変形性股関節症とCCN3発現の相関。 (2022)
  • Author(s): 廣瀬一樹、服部高子、滝川正春、中田英二、鉄永智紀、山田和希、佐藤嘉洋、小浦卓、 尾﨑敏文、久保田聡
  • Organizer: 第42回日本形態計測学会
• [Presentation] 変形性関節症とCCN3発現の相関。 (2022)
  • Author(s): 廣瀬一樹、服部高子、桑原実穂、滝川正春、中田英二、鉄永智紀、山田和希、佐藤嘉洋、小浦 卓、尾崎敏文、久保田聡
  • Organizer: 第40回日本骨代謝学会
• [Presentation] メトホルミンの軟骨細胞におけるlong non-coding RNA, UCA1およびCCN2の発現制御と代謝における意義。 (2022)
  • Author(s): 近藤 星、 服部高子、桑原実穂、Fu Shanqi、西田 崇、薬師寺翔太、吉岡洋祐、森谷徳文、飯田征二、滝川正春、久保田聡
  • Organizer: 第13回日本CCNファミリー研究会
• [Presentation] CCN3の関節軟骨における発現は、年齢、荷重の有無に関わらず変形性関節症と相関する -股関節を用いた研究- (2022)
  • Author(s): 廣瀬一樹、服部高子、桑原実穂、滝川正春、久保田聡
  • Organizer: 第13回日本CCNファミリー研究会
• [Presentation] 変形性股関節症とCCN3発現の相関。 (2022)
  • Author(s): 廣瀬一樹、中田英二、鉄永智紀、山田和希、佐藤嘉洋、小浦卓、服部高子、桑原美穂、滝川正春、久保田聡、尾﨑敏文
  • Organizer: 第37回日本整形外科基礎学術集会
• [Presentation] 軟骨組織の加齢変性におけるCCN3の機能。 (2022)
  • Author(s): 桑原実穂、近藤 星、Fu Shanqi、大野充昭、古松毅之、中田英二、滝川正春、服部高子、久保田聡
  • Organizer: 第95回日本生化学会
• [Presentation] 軟骨細胞におけるメトホルミンによるlong non-coding RNA, UCA1およびCCN2の発現制御。 (2022)
  • Author(s): 近藤 星、 服部高子、桑原実穂、Fu Shanqi、西田 崇、薬師寺翔太、吉岡洋祐、森谷徳文、飯田征二、滝川正春、久保田聡
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会 日本生物物理学会 共催