2014 Fiscal Year Research-status Report
細胞膜イオンチャネルを介した軟骨細胞レベルからの変形性関節症治療戦略の構築
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26861185
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| Research Institution | Shiga University of Medical Science |
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Principal Investigator |
熊谷 康佑 滋賀医科大学, 医学部, 客員助教 (50649366)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 変形性関節症 / イオンチャネル / 軟骨細胞 / 炎症性サイトカイン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在の変形性関節症（Osteoarthritis: OA）の治療戦略として、変性軟骨組織の修復と発症の予防といった大きく2 つのアプローチが存在する。現在申請者のグループでは後者について軟骨細胞の恒常性維持機構に着目し、イオンチャネルを軸とした解析により疾患の予防や軟骨再生医療を軸とした新規治療法開発のための基盤形成を行う事を目標とする。
申請者が以前に軟骨細胞において存在を明らかにした容積感受性Clイオンチャネルに加え、現在は軟骨細胞のみならず細胞様滑膜細胞(fibroblast-like synoviocyte: FLS)についても電気生理学アプローチ（Whole cell patch clamp法ならびにSingle cell attached patch clamp法）を用いて様々なイオンチャネルについて研究解析を行っている。中でも軟骨細胞における陰イオンチャネル群に関しては炎症性サイトカインを用いた疑似OAモデルを作成し、電気生理学的アプローチだけでなく、PCR法やWestern blotting法を併用し多方面からターゲットとするイオンチャネルの解析を行っている。特にClイオンチャネルに関しては低浸透圧環境暴露により炎症性サイトカイン暴露群と非暴露群（コントロール群）で電流増大や遺伝子/タンパク質発現量の有意差が認められており、今後同手法で他のイオンチャネルや関節構成成分に関しても解析を拡大していく予定である。これらの結果がOA発症の原因解析の一端となる可能性があり、今後も継続して解析を行う必要がある。
さらには並行して現在までの関節構成成分に関する細胞容積感受性に対する文献検索を行い、今後の研究に対し（一部実験に関しては自施設にてこれまでの実験と条件を同じくして）応用/解析を行っていく。
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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
現在は申請者自身のかねてからの標的であるICl,vol に加えて、細胞のvolume regulationに関与していると考えられているTRPV4 channelおよびBK channelにおいても解析を行い、いくつかの手法において既に結果を得る事が出来ているため。例えばClイオンチャネルにおいては細胞外溶液浸透圧変化および炎症性サイトカイン暴露による電流変化をpatch clamp実験を通じて確認し、PCR法を用いて遺伝子発現量の有意差も確認し得た。またTRPV4/BK channelに関してはwesternblotting法によりタンパク発現量の有意差を確認し得た。上記のように種々の解析法を用いて、さらには軟骨細胞のみならず細胞様滑膜細胞(fibroblast-like synoviocyte: FLS)に関しても同実験を通じて一部結果を得られている。このように多方面から軟骨細胞（一部はFLSも含め）の細胞容積感受性変化/炎症性サイトカイン変化による疑似変形性関節症（Osteoarthritis: OA）モデルの解析を行っている。上記結果を用いて次年度以降の研究に反映を行う。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は現在までに明らかにした各種イオンチャネルの容積変化(浸透圧変化)に対する反応結果をさらに得る事を第一目標とし、並行して現在までの結果の数値化を行い、客観的かつ定量的に評価し(シミュレーション)モデル化を目指す。 細胞シミュレーションは滋賀医科大学整形外科学講座・細胞機能生理学講座の協力の下、申請者自身が行う予定である。研究結果に関してはさらなる発展を求めて、特に電気生理学的実験に関してはLiverpool大学のRichard Barrett-Jolley博士のグループにて指導を受けながら解析を進め、同時にSurrey大学のAli Mobasheri博士等の協力を得て分子生理学的検討も行う予定である。
現在は変形性関節症（Osteoarthritis: OA）モデルを炎症性サイトカイン暴露により疑似モデル作成を行い実験に応用しており、ここから得られた結果をもとにシミュレーションモデルに応用を行う。これらのパラメータを実装し、細胞外環境変化(メカニカルストレスや薬物(ステロイドや鎮痛剤(NSAIDs)等)、浸透圧変化等の刺激)に対する生理的応答を分子・イオンレベルで解析できるシステムを確立することを目的とする。そのためにはまず通常モデルとOAモデルとの比較によるシミュレーションモデルを可能な限り早期に構築し、浸透圧刺激等による変化の数値化を行い、実際の実験とモデルとの結果の比較を行い結果の擦り合わせを行っていく必要がある。
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| Causes of Carryover |
現在までの研究において電気生理学実験の電流測定/解析のために設備投資を行った他は一部試薬の購入のみとなっている。平成26年度はpatch clamp法による電気生理学実験を主に行い、各種抗体やプライマーといった高額の試薬を使用する実験に関しては今年度はあくまで補助実験の段階であり、本格的な測定開始は主に次年度以降に予定をしているためである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今後は抗体やプライマーといった高額の試薬を使用する実験も増えることによる試薬の購入費の増加が予想される。また研究結果の解析に関しシミュレーションモデル構築に置いて更なる設備投資（専用解析ソフトウェアの購入等）を行う予定である。また、得られた結果に対する学会発表に要する渡航費や論文掲載に対する投稿料/掲載料に使用する予定である。
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Research Products
(1 results)
