有尾両生類の高度な関節軟骨再生能の解明と哺乳類への応用法の検討

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26670655
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 筑田 博隆 東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (30345219)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山神 良太 東京大学, 医学部附属病院, 登録診療員 (00722191) ; 武冨 修治 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (70570018)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 再生医療 / 関節軟骨 / 有尾両生類

Outline of Annual Research Achievements

本研究で対象としている有尾両生類の1種であるアホロートルは高度な組織再生能を有しており、ヒトを含む哺乳類では殆ど再生しない関節軟骨に関しても、関節軟骨全層に至る大きな欠損をも元通りに修復する能力を有している事が先行研究で示されている。本研究は、このアホロートルの高度な関節軟骨再生能を解明し、哺乳類の関節軟骨再生に有用な知見を得る事を目標として行った。
アホロートルの軟骨再生能を解明する第一段階として、アホロートルで関節軟骨再生が生じる際にどのような遺伝子・代謝パスウェイが働いているかを探るため、網羅的遺伝子発現解析を行った。先行論文を参考にして、アホロートルに対して顕微鏡下で大腿骨遠位膝関節の内側半分の全層切除を行った。その後の継時的な組織学的解析によって、術後2週及び4週で、切除部位周囲が哺乳類における関節軟骨最表層細胞に似た繊維芽細胞様の細胞で満たされ、それがやがて関節軟骨細胞様の細胞に置換されていく様子が観察できた。本研究では、この再生過程に出現する細胞の遺伝子発現を解析する事を試み、術後２週及び4週で、関節切除群とsham群から、切除部位周囲の関節軟骨組織を顕微鏡下に採取、ホモジナイズののちRNAを抽出した。
採取したRNAを用いて次世代シークエンサーを用いたde novo RNA-seqによる網羅的遺伝子発現解析を行った。その結果、再生途上の関節軟骨では、マトリクス分解酵素などの有尾両生類の四肢再生で発現が上昇すると知られている遺伝子の発現上昇がみられたほか、これまでに再生プロセスでの機能が知られていない遺伝子の発現上昇が見られた。関節軟骨の再生過程には、四肢全体の切除後の再生に関わる遺伝子の他、関節軟骨再生に特異的な遺伝子が関与している事が推定された。
本研究で、有尾両生類の関節軟骨再生プロセスの解明の手がかりを得る事が出来た。