オートファジー制御による椎間板変性治療法の開発

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26893151
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 由留部 崇 神戸大学, 医学部附属病院, 医員 (10514648)
• Project Period (FY): 2014-08-29 – 2016-03-31
• Keywords: 椎間板変性 / オートファジー / 老化 / 脊椎 / 整形外科

Outline of Annual Research Achievements

① 椎間板髄核、線維輪、関節軟骨組織ごとのオートファジー活性の差を明らかにする研究：生体内の筋骨格組織におけるオートファジーの重要性を比較検討するために、ラット椎間板髄核、椎間板線維輪、膝軟骨、大腿四頭筋、脳組織より抽出した細胞を定常状態（10%血清添加培地）と飢餓状態（無血清培地）にて培養した。定常状態にて、椎間板髄核細胞において最もオートファジー関連蛋白の発現が多く、飢餓状態にてさらに強くオートファジーが誘導されることが明らかとなり、筋骨格系細胞のなかでも椎間板髄核細胞におけるオートファジーの重要性が明らかとなった。
② オートファジーが生体内の椎間板で及ぼしている影響を明らかにする研究：我々が確立したラット尾椎に圧負荷を加えることで椎間板変性を誘起する動物モデルの椎間板に対してオートファジー必須蛋白であるAtg5の干渉遺伝子（Atg5 siRNA）を導入し、特異的な遺伝子干渉を来さないControl siRNAを導入した群と比較して変性過程に差があるかを検討した。Atg5 siRNA群でControl siRNA群に比べて変性の進行が速い印象を受けたが未だ明らかな差を結論付けるには至っておらず、引き続き研究を継続する予定である。
⑤ 生体内の椎間板でオートファジーを誘導することで変性が抑制可能か明らかにする研究：ピッツバーグ大学、ミシガン大学との共同研究を行い、マウスとマーモセットにオートファジー誘導剤ラパマイシンを経口投与することで椎間板組織におけるADAMTS由来とMMP由来のアグリカン分解産物がともに減少することが明らかとなり、ラパマイシンが椎間板変性に対して抑制的に作用する可能性が示唆された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ピッツバーグ大学/ミシガン大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: ピッツバーグ大学/ミシガン大学
• [Presentation] Intervertebral disc nucleus pulposus has intensive involvement of autophagy compared to other musculoskeletal tissues and its degeneration is linked with decreased autophagy (2016)
  • Author(s): Yurube T, Hirata H, Ito M, Kakiuchi Y, Kakutani K, Maeno K, Takada T, Miyazaki S, Terashima Y, Kurosaka M, Nishida K
  • Organizer: The 4３ｒd Annual Meeting, International Society for the Study of the Lumbar Spine
  • Place of Presentation: Singapore, Singapore
  • Year and Date: 2016-05-16 – 2016-05-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Selective interference of mTOR signaling is protective against human disc cellular apoptosis, senescence, and extracellular matrix degradation with autophagy induction (2016)
  • Author(s): Ito M, Yurube T, Kakutani K, Maeno K, Takada T, Miyazaki S, Terashima Y, Kakiuchi Y, Kurosaka M, Nishida K
  • Organizer: The 4３ｒd Annual Meeting, International Society for the Study of the Lumbar Spine
  • Place of Presentation: Singapore, Singapore
  • Year and Date: 2016-05-16 – 2016-05-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 椎間板では他の筋骨格系組織よりもオートファジーの関与が大きく、その活性は変性とともに減少する：オートファジー制御による椎間板変性予防の可能性 (2016)
  • Author(s): 由留部 崇、平田 裕亮、伊藤 雅明、垣内 裕司、角谷 賢一朗、前野 耕一郎、宮崎 真吾、寺嶋 良樹、黒坂 昌弘、西田 康太郎
  • Organizer: 第45回日本脊椎脊髄病学会
  • Place of Presentation: 千葉幕張、日本
  • Year and Date: 2016-04-14 – 2016-04-16
• [Presentation] mTORシグナル経路への選択的な干渉はオートファジーとAktの活性化を誘導し、ヒト椎間板細胞における細胞死、老化と細胞外基質分解を抑制する (2016)
  • Author(s): 伊藤 雅明、由留部 崇、 角谷 賢一朗、前野 耕一郎、 高田 徹、宮崎 真吾、寺嶋 良樹、黒坂 昌弘、西田 康太郎
  • Organizer: 第45回日本脊椎脊髄病学会
  • Place of Presentation: 千葉幕張、日本
  • Year and Date: 2016-04-14 – 2016-04-16
• [Presentation] Intervertebral disc nucleus pulposus is a major autophagy-involved musculoskeletal organ and its degeneration is linked with decreased autophagy (2016)
  • Author(s): Yurube T, Hirata H, Ito M, Kakiuchi Y, Kakutani K, Maeno K, Takada T, Miyazaki S, Terashima Y, Kurosaka M, Nishida K
  • Organizer: The 62nd Annual Meeting, Orthopaedic Research Society
  • Place of Presentation: Orlando, USA
  • Year and Date: 2016-03-05 – 2016-03-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Selective interference of mTOR signaling is protective against human disc cellular apoptosis, senescence, and extracellular matrix degradation with autophagy induction (2016)
  • Author(s): Ito M, Yurube T, Kakutani K, Maeno K, Takada T, Miyazaki S, Terashima Y, Kakiuchi Y, Kurosaka M, Nishida K
  • Organizer: The 62nd Annual Meeting, Orthopaedic Research Society
  • Place of Presentation: Orlando, USA
  • Year and Date: 2016-03-05 – 2016-03-08
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ラパマイシン以外のmTOR阻害薬は椎間板細胞におけるアポトーシス、セネッセンス、細胞外基質分解を抑制しない (2015)
  • Author(s): 由留部 崇、Sowa GA、Vo NV、西田 康太郎、黒坂 昌弘、Kang JD
  • Organizer: 第30回日本整形外科学会基礎学術集会
  • Place of Presentation: 富山、日本
  • Year and Date: 2015-10-22 – 2015-10-23
• [Presentation] ラパマイシンの椎間板細胞保護作用はオートファジーの誘導だけでなく、Akt活性の上昇に由来している (2015)
  • Author(s): 由留部 崇、Sowa GA、Vo NV、西田 康太郎、黒坂 昌弘、Kang JD
  • Organizer: 第30回日本整形外科学会基礎学術集会
  • Place of Presentation: 富山、日本
  • Year and Date: 2015-10-22 – 2015-10-23
• [Presentation] 椎間板変性と坑老化因子との関係について (2015)
  • Author(s): 角谷 賢一朗、由留部 崇、前野 耕一郎、高田 徹、宮崎 真吾、寺嶋 良樹、伊藤 雅明、垣内 裕司、黒坂 昌弘、西田 康太郎
  • Organizer: 第30回日本整形外科学会基礎学術集会
  • Place of Presentation: 富山、日本
  • Year and Date: 2015-10-22 – 2015-10-23
  • Invited
• [Presentation] mTORシグナル経路への選択的な干渉は椎間板における細胞死、老化と細胞外基質分解を抑制する (2015)
  • Author(s): 伊藤 雅明、由留部 崇、角谷 賢一朗、前野 耕一郎、高田 徹、寺嶋 良樹、宮崎 真吾、蔵川 拓外、黒坂 昌弘、西田 康太郎
  • Organizer: 第30回日本整形外科学会基礎学術集会
  • Place of Presentation: 富山、日本
  • Year and Date: 2015-10-22 – 2015-10-23
• [Presentation] Protective effects of rapamycin against intervertebral disc cellular apoptosis, senescence, and extracellular matrix degradation are linked to Akt phosphorylation as well as to autophagy induction (2015)
  • Author(s): Yurube T, Lozito TP, Hartman RA, Pohl PHI, Zhang Z, Nishida K, Kurosaka M, Vo NV, Sowa GA, Kang JD
  • Organizer: The 42nd Annual Meeting, International Society for the Study of the Lumbar Spine
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2015-06-08 – 2015-06-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Rapamycin, but not other mTOR modulators, is protective against intervertebral disc cellular apoptosis, senescence, and extracellular matrix degradation (2015)
  • Author(s): Yurube T, Lozito TP, Hartman RA, Pohl PHI, Zhang Z, Nishida K, Kurosaka M, Vo NV, Sowa GA, Kang JD
  • Organizer: The 42nd Annual Meeting, International Society for the Study of the Lumbar Spine
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2015-06-08 – 2015-06-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The anti-aging agent rapamycin mitigates age-associated proteoglycan matrix loss in intervertebral discs of the nonhuman primate marmoset model (2015)
  • Author(s): Prashanti P, Ngo K, Pohl P, Yurube T, Dong Q, Cory R, Tardif S, Sowa G, Kang J, Vo N
  • Organizer: The 42nd Annual Meeting, International Society for the Study of the Lumbar Spine
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2015-06-08 – 2015-06-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Rapamycin, a mTORC1 inhibitor, has beneficial, but other mTOR modulators have harmful effects on the intervertebral disc cellular apoptosis, senescence, and extracellular matrix degradation (2015)
  • Author(s): Yurube T, Sowa GA, Vo NV, Nishida K, Kurosaka M, Kang JD
  • Organizer: 第44回日本脊椎脊髄病学会
  • Place of Presentation: 福岡、日本
  • Year and Date: 2015-04-16 – 2015-04-18