2014 Fiscal Year Research-status Report
細胞分化コントロールによる新たな骨疾患治療法開発を目指す基礎研究
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26462817
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
松口 徹也 鹿児島大学, 医歯(薬)学総合研究科, 教授 (10303629)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大西 智和 鹿児島大学, 医歯(薬)学総合研究科, 准教授 (30244247)
柿元 協子 鹿児島大学, 医歯(薬)学総合研究科, 助教 (40274849)
坂東 健二郎 鹿児島大学, 医歯(薬)学総合研究科, 助教 (50347093)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 口腔生化学 / 細胞内シグナル伝達 / 細胞分化 / 骨芽細胞 / 軟骨細胞 / サイトカイン / ケモカイン / メカニカルストレス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究申請の目的は、申請者らの過去の研究結果に基づいて提唱した骨芽細胞の多様性分化という新しい概念に基づき、骨芽細胞分化方向の調節異常が慢性骨代謝疾患の病態形成に関わっているとの仮説を実験的に検証すると共に、将来的な新規治療法開発への可能性を探ることである。
平成26年度に行った研究実績は以下通りである。
①実際の生体内骨組織中の多様性分化の存在を実証するため、野生型C57BL/6 マウスから複数部位の骨組織（頭蓋骨、脊椎、四肢骨）を単離し、OPNとOCNのタンパクおよびmRNA 発現レベルを定量的に解析し、部位によってOPN/OCN の発現量比に偏りがあることを見いだした。②複数の誘導因子を用いたin vitro 分化システムにおける骨芽細胞分化様式を検討する目的で、C57BL/6 マウス新生仔頭蓋骨由来の初代培養骨芽細胞と、マウス未分化骨芽細胞株（MC3T3-E1）を用いて、異なる分化誘導因子による骨芽細胞分化様式の違いを、OPNとOCNを含む各種骨芽細胞分化マーカーの発現量比などを比較した。③圧刺激によるメカニカルストレスが骨芽細胞の免疫応答性に与える影響について解析した。④通常の分化を行った骨芽細胞と、JNK阻害剤にてOPN発現優位の分化を行った骨芽細胞からmRNA を精製し、ジーンチップによるマイクロアレイ解析によって、mRNA 発現量の網羅的比較解析を行った。⑤軟骨細胞分化におけるシグナル伝達機構を、特にAMPKキナーゼを中心に解析した。⑥間葉系幹細胞からの骨芽細胞/脂肪細胞分化のスイッチングに関わる因子として複数のケモカインを同定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
①実際の生体内（マウス）において、異なる部位の骨組織（頭蓋骨、脊椎、四肢骨）におけるOPNとOCNのタンパクおよびmRNA 発現レベルを定量的に解析したところ、部位によってOPN/OCN の発現量比に偏りがあることを示した。また、異なる分化誘導因子（アスコルビン酸、BMP 、FGF-2）による骨芽細胞分化において、JNK活性が同様に、OPNとOCNを含む各種骨芽細胞分化マーカーの発現量比に影響を与えることを示した。これらの結果によって骨芽細胞の多様性分化の存在をin vivo、in vitroの両面で示唆する所見を得た。
②骨芽細胞と同様に間葉系幹細胞から分化する軟骨細胞、脂肪細胞の分化に関わる新たな細胞内シグナル伝達機構、分化誘導因子を見いだした。
③圧刺激が、骨芽細胞のLPSなどに対する免疫応答性に影響を与えることを見いだすことで、骨芽細胞の免疫細胞としての分化形式に関わる重要な所見を得ることができた。
④分化形式の異なる骨芽細胞間で、網羅的遺伝子発現解析を行い、それぞれの分化形式に関わる分子機構の解明に繋がる重要な所見を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
①平成26年度に行ったマイクロアレイ解析によって、OPN/OCN発現比の異なる2つの骨芽細胞の分化形式に特徴的な幾つかの遺伝子発現を見いだしたが、そこには複数の転写因子遺伝子が含まれていた。これらの転写因子が骨芽細胞の分化形式を調節するマスター制御因子である可能性について検討する。
②骨芽細胞の多様性分化の制御にJNKが重要な役割を果たしていることが考えられる。JNK特異的なフォスファターゼであるDUSP16のノックアウトマウス（申請者らが既に作成済み）を用いたin vitro、in vivo解析によって、骨芽細胞の多様性分化の存在を実証する。
③マウスの骨破壊性関節炎モデルを作成し、骨芽細胞の分化形式に与える影響を解析する。
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