間葉系幹細胞の軟骨分化誘導におけるプロテオグリカンの役割

• 研究課題/領域番号: 15590355
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 実験病理学
• 研究機関: 愛知医科大学
• 研究代表者: 渡辺 秀人 愛知医科大学, 分子医科学研究所, 助教授 (90240514)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2004年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円); 2003年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
• キーワード: 軟骨 / 軟骨分化 / 間葉系幹細胞 / TGF-b / プロテオグリカン / バーシカン / PG-M / 超音波刺激 / BMP / TGF-β

研究概要

ヒト間葉系幹細胞のペレット培養系において、TGF-βおよびBMP-6処理、さらに超音波刺激の軟骨分化に対する影響を検討した。TGF-β処理によりペレットの軟骨分化誘導が観察されたがBMP-6単独では細胞は分化誘導されなかった。超音波刺激はTGF-β処理したペレットの軟骨分化を促進したが未処理群に対しては効果を示さなかった。BMP-6は軟骨分化したペレットを増大させた。この結果からTGF-β処理は軟骨分化誘導に必須でありその作用を超音波が促進する一方、BMP-6は軟骨分化誘導後のペレットを増大させる働きがあることが示唆された。TGF-βおよびBMP-6に対するグリコサミノグリカンの結合性に関して検討したところ、一定の構造を持つコンドロイチン硫酸鎖がBMP-6と結合することがわかった。
軟骨系細胞株N1511を用いて軟骨分化初期段階の同プロテオグリカンの役割を検討した。その結果、分化初期のバーシカン/PG-Mの発現はその後のアグリカンの転写に不可欠であり、その作用は細胞外マトリックスに沈着した同分子のコンドロイチン硫酸鎖によるものであることがわかった。現在、上記の間葉系細胞の軟骨分化過程におけるバーシカン/PG-Mの発現パターンとその役割に関しては検討中である。
バーシカン/PG-Mは軟骨分化の初期のみならず持続的に発現し、特に関節軟骨表面にヒアルロン酸、リンクタンパク質と共存することがわかった。軟骨組織の生化学的に検索したところ、軟骨にはバーシカンの会合体も存在することが明らかとなった。軟骨にはアグリカン会合体、バーシカン会合体の2種類が存在し、アグリカンが成長軟骨および関節軟骨の深層に存在するのに対して、バーシカン会合体は関節表面に局在してshear forceに対する抵抗性を与えているものと考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] Heparan sulfate of perlecan is involved in glomerular filtration (2005)
  • 著者名/発表者名: Morita, H. et al.
  • 雑誌名: J Am Soc Nephrol 16 ページ: 1703-1710
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Heparan sulfate of perlecan is involved in glomerular filtration. (2005)
  • 著者名/発表者名: Morita, H., Yoshimura, A., Inui, K., Ideura, T., Watanabe, H., Wang, L., Soininen, R., Tryggvason, K.
  • 雑誌名: J.Am.Soc.Nephrol. 16-6 ページ: 1703-1710
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Ultrasound enhances chondrocyte differentiation of mesenchymal stem cells (2004)
  • 著者名/発表者名: Ebisawa, K. et al.
  • 雑誌名: Tissue Engineering 10 ページ: 921-929
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Ultrasound enhances chondrocyte differentiation of human mesenchymal stem cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Ebisawa, K., Hata, K., Okada, K., Kimata, K., Ueda, M., Torii, S., Watanabe, H.
  • 雑誌名: Tissue Engineering 10-5,6 ページ: 921-929
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Ultrasound enhances chondrocyte differentiation of human mesenchymal stem cells (2004)
  • 著者名/発表者名: Ebisawa, K.et al.
  • 雑誌名: Tissue Engineering 10・5/6 ページ: 921-929
• [雑誌論文] Distinct interaction of versican/PG-M with hyaluronan and link protein (2003)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, K. et al.
  • 雑誌名: J Biol Chem 278 ページ: 41205-41212
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The proteoglycan aggregate : structure and function (2003)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, H. et al.
  • 雑誌名: Connective Tissue 35 ページ: 201-206
  • NAID: 110003994259
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] プロテオグリカン (2003)
  • 著者名/発表者名: 渡辺秀人, 木全弘治
  • 雑誌名: 蛋白質核酸酵素 増刊 糖質機能 48 ページ: 916-922
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Distinct interaction of versican/PG-M with hyaluronan and link protein. (2003)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, K., Shionyu, M., Go, M., Shimizu, K., Shinomura, T., Kimata, K., Watanabe, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 278-42 ページ: 41205-41212
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The proteoglycan aggregate : structure and function. (2003)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, H., Matsumoto, K., Kimata, K.
  • 雑誌名: Connect.Tissue (review) 35-4 ページ: 201-206
  • NAID: 110003994259
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Proteoglycan aggregate of versican/PG-M in cartilage.
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, K., Kamiya, N., Atsumi, F., Shimizu, K., Shinomura, T., Yamada, Y., Kimata, K., Watanabe, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. (Submitted)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] ティッシュエンジニアリング2005(編集 田畑泰彦, 岡野光夫) (2005)
  • 著者名/発表者名: 蛯沢克己, 木全弘治, 渡辺秀人
  • 総ページ数: 232
  • 出版者: 日本医学館
• [産業財産権] ヒアルロン酸結合性ペプチド (2002)
  • 発明者名: 松本 和 他
  • 権利者名: 生化学工業
  • 出願年月日: 2002-11-06
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Matsumoto, K.et al.: "Distinct interaction of versican/PG-M with hyaluronan and link protein."J Biol Chem. 278・42. 41205-41212 (2003)
• [文献書誌] Watanabe, H.et al.: "The proteoglycan aggregate : structure and function."Connective Tissue. 35・4. 201-206 (2003)
• [文献書誌] Ebisawa, K. et al.: "Ultrasound enhances chondrocyte differentiation of human mesenchymal stem cells."Tissue Engineering. In press. (2004)
• [文献書誌] 渡辺秀人, 木全弘治: "プロテオグリカン"蛋白質核酸酵素 増刊 糖鎖機能. 48・8. 916-922 (2003)