Functional analysis of anaerobic metabolism in cartilage and drug discovery for cartilage disorders

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22H03198
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 秋山 治彦 岐阜大学, 大学院医学系研究科, 教授 (60402830)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野澤 聡 岐阜大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (20771679) ; 河村 真吾 岐阜大学, 大学院医学系研究科, 特任講師 (30456511)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: 乳酸 / 次世代シークエンス / ATACシークエンス

Outline of Annual Research Achievements

当初計画ではMCT1；Col2a1-Creコンディショナルノックアウト遺伝子改変マウスの解析及び2)MCT1；Sox9-CreERT2コンディショナルノックアウト遺伝子改変マウスの解析を実施する予定であったが、計画を変更し、軟骨細胞に乳酸を添加し、次世代シークエンサーによる発現遺伝子の網羅的解析に加え、ATACシークエンスを実施し乳酸によるオープンクロマチン構造の選択的検出を実施した。これらの実験から、乳酸は軟骨の基質形成及び基質のリモデリングに重要な作用をしていることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の令和５年の実験計画を変更したものの、次世代シークエンス及びATACシークエンスにより乳酸シャトルによる軟骨への効果の一端を明らかにすることができたことは大きな成果である。

Strategy for Future Research Activity

軟骨における乳酸シャトルの機能の一端が垣間見えたことより、モノカルボン酸トランスポーターの細胞膜への正常な発現をサポートし、細胞間及び細胞内乳酸シャトルを制御しているBasiginの軟骨特異的欠損マウスであるBasigin；Col2a1-CreおよびBasigin；Sox9-CreERT2コンディショナルノックアウト遺伝子改変マウスを胎生期からの骨格形成および関節軟骨の変性所見を組織学的に、また透過電子顕微鏡で詳細に解析する。さらに乳酸は様々な因子のラクチル化を介して遺伝子発現を制御したりタンパク質の機能を制御していることが知られている。令和６年度は軟骨においてラクチル化修飾され機能が制御されている因子を免疫沈降などで同定する。