BMP活性を促進する血清由来タンパク性因子の単離・同定と生理的役割の解明

• 研究課題/領域番号: 16390533
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能系基礎歯科学
• 研究機関: 埼玉医科大学
• 研究代表者: 片桐 岳信 埼玉医科大学, 医学部, 助教授 (80245802)
• 研究分担者: 須田 立雄 埼玉医科大学, 医学部, 教授 (90014034) ; 上條 竜太郎 昭和大学, 歯学部, 教授 (70233939) ; 福田 亨 埼玉医科大学, 医学部, 助手 (20301492)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 14,100千円 (直接経費: 14,100千円); 2005年度: 5,500千円 (直接経費: 5,500千円); 2004年度: 8,600千円 (直接経費: 8,600千円)
• キーワード: 生理活性 / 蛋白質 / 骨芽細胞分化 / 骨形成 / 血小板 / 生体成分 / 血清 / 骨誘導因子 / 骨芽細胞 / 分化

研究概要

我々は、骨芽細胞の分化促進作用を指標として、血清からタンパク性因子を精製・単離した。本因子は単独で活性を示さないものの、骨誘導因子(BMP)による骨芽細胞分化誘導活性を促進する因子であった。本因子とBMPを作用させた細胞内では、BMPのシグナル伝達因子であるSmad1/5/8のリン酸化レベルが更新した。本因子は、経時的に標的細胞の中に取り込まれることも明らかとなった。これは温度感受性で、細胞表面のタンパク質を除去すると取り込みが抑制されるが、ヘパラン硫酸などの糖鎖を除去しても取り込みに変化は認められないことから、タンパク質を介したエンドサイトーシスによって取り込まれると考えられた。本因子を血小板内で過剰発現させたトランスジェニックマウスと、本因子を欠失したノックアウトマウスを用いて、骨折の再生過程を比較した。その結果、ノックアウトマウスでは骨折治癒が遅延し、トランスジェニックマウスでは逆に治癒が促進することが明らかとなった。これらの結果は、本因子が骨再生に重要な因子であることを示している。また、我々は血清中にBMPが高比活性な高分子複合体として存在することを明らかにした。血清中のこれらの因子が骨代謝を制御している可能性が示唆される。
同時に、我々はヘパリンのような硫酸化多糖がBMP活性を強力に促進することを見いだした。このヘパリンによるBMP活性の促進作用は、マウスを用いたin vivoの異所性骨形成実験でも確認された。ヘパリンの作用メカニズムとして、主に分解によると考えられるBMPの急激な消失を抑制し、BMPの半減期を約20倍に延長することが重要と考えられた。我々が見出した因子は、ヘパリンと異なり短時間で作用を示したことから、ヘパリンと本因子の作用メカニズムは異なることが示唆された。本因子は、生理的な骨形成や骨再生を制御する重要な因子と考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Surface chemistry and biological responses to synthetic octacalcium phosphate (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki O., et al.
  • 雑誌名: J. Biomed. Mater. Res. B Appl. Biomater. 77B ページ: 201-212
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Bone formation enhanced by implanted octacalcium phosphate involving conversion into Ca-deficient hydroxyapatite (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki O., et al.
  • 雑誌名: Biomaterials 27 ページ: 2671-2681
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] BMPと骨代謝疾患のゲノム学 (2006)
  • 著者名/発表者名: 片桐岳信, 福田 亨
  • 雑誌名: ゲノム医学 6 ページ: 39-43
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] MBP応答遺伝子の転写制御 (2006)
  • 著者名/発表者名: 片桐岳信, 他
  • 雑誌名: クリニカルカルシウム (印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Surface chemistry and biological responses to synthetic octacalcium phosphate. (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki O., et al.
  • 雑誌名: J.Biomed.Mater.Res.B Appl.Biomater. 77B ページ: 201-212
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Bone formation enhanced by implanted octacalcium phosphate involving conversion into Ca-deficient hydroxyapatite. (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki O., et al.
  • 雑誌名: Biomaterials 27 ページ: 2671-2681
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Establishment of a novel method for enriching osteoblast progenitors from adipose tissues using a difference in cell adhesive properties. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hattori H., et al.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] BMPs and their genetic diseases. (2006)
  • 著者名/発表者名: Katagiri T., Fukuda T.
  • 雑誌名: Genomic Medicine 6 ページ: 39-43
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Transcriptional regulations of BMP-responsive genes (2006)
  • 著者名/発表者名: Katagiri T., et al.
  • 雑誌名: Clinical Calcium (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Surface chemistry and biological responses to synthetic octacalcium phosphate. (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, O., Kamakura, S., Katagiri. T.
  • 雑誌名: J Biomed Mater Res B Appl Biomater 巻: 77B ページ: 201-212
• [雑誌論文] Bone formation enhanced by implanted octacalcium phosphate involving conversion into Ca-deficient hydroxyapatite. (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, S., Kamakura, S., Katagiri, T., Nakamura, M., Zhao B., Honda, Y., Kamijo.
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 27 ページ: 2671-2681
• [雑誌論文] Enamel Matrix Derivative Gel Stimulates Signal Transduction of BMP and TGF-β (2005)
  • 著者名/発表者名: Suzuki S., et al.
  • 雑誌名: J. Dent. Res. 84 ページ: 510-514
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Involvement of endogenous bone morphogenetic protein (BMP)2 and BMP6 in bone formation (2005)
  • 著者名/発表者名: Kugimiya F., et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 280 ページ: 35704-35712
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Cross-talk between Wnt and bone morphogenetic protein (BMP)-2 signaling in differentiation pathway of C2C12 myoblasts (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakashima A., et al.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 280 ページ: 37660-37668
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 骨形成のメカニズムと骨形成促進薬 (2005)
  • 著者名/発表者名: 片桐岳信, 福田 亨
  • 雑誌名: クリニカルカルシウム 15 ページ: 1115-1120
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] BMPアンタゴニストの発見と機能 (2005)
  • 著者名/発表者名: 片桐岳信, 福田 亨
  • 雑誌名: 日本臨床 63 ページ: 404-408
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Enamel Matrix Derivative Gel Stimulates Signal Transduction of BMP and TGF-β. (2005)
  • 著者名/発表者名: Suzuki S., et al.
  • 雑誌名: J.Dent.Res. 84 ページ: 510-514
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Involvement of endogenous bone morphogenetic protein (BMP)2 and BMP6 in bone formation. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kugimiya F., et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 35704-35712
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Cross-talk between Wnt and bone morphogenetic protein (BMP)-2 signaling in differentiation pathway of C2C12 myoblasts. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakashima A., et al.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 37660-37668
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Molecular mechanisms of bone formation and bone fomation-stimuratory drugs. (2005)
  • 著者名/発表者名: Katagiri T.
  • 雑誌名: Clinical Calcium 15 ページ: 1115-1120
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] BMP antagonists. (2005)
  • 著者名/発表者名: Katagiri T., Fukuda T.
  • 雑誌名: Nippon Rinsho 63 ページ: 404-408
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Enamel Matrix Derivative Gel Stimulates Signal Transduction of BMP and TGF-β. (2005)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, S., Nagano, T., Yamakoshi, Y., Gomi, K., Arai, T., Fukae, M., Katagiri, T., Oida, S.
  • 雑誌名: J Dent Res 巻: 84 ページ: 510-514
• [雑誌論文] Involvement of endogenous bone morphogenetic protein (BMP)2 and BMP6 in bone formation. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kugimiya, F., Kawaguchi, H., Kamekura, S., Chikuda, H., Ohba, S., Yano, F., Ogata, N., Katagiri, T., Harada, Y., Azuma, Y., Nakamura, K., Chung, U.-I.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 280 ページ: 35704-35712
• [雑誌論文] Cross-talk between Wnt and bone morphogenetic protein (BMP)-2 signaling in differentiation pathway of C2C12 myoblasts. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakashima, A., Katagiri. T., Tamura, M.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 280 ページ: 37660-37668
• [雑誌論文] BMPアンタゴニストの発現と機能. (2005)
  • 著者名/発表者名: 片桐岳信、福田亨
  • 雑誌名: 日本臨床 巻: 63 ページ: 404-408
• [雑誌論文] BMPアンタゴニストの発現と機能 (2005)
  • 著者名/発表者名: 片桐岳信, 福田 亨
  • 雑誌名: 日本臨床 (印刷中)
• [雑誌論文] Enhnacement of biological activity of BMP by heparin (2004)
  • 著者名/発表者名: Takada T., et al.
  • 雑誌名: Biological Mechanisms of Tooth Movement and Craniofacial Adaptation ページ: 201-207
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] BMP (2004)
  • 著者名/発表者名: 片桐岳信
  • 雑誌名: 骨粗鬆症治療 3 ページ: 337-341
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Enhnacement of biological activity of BMP by heparin. (2004)
  • 著者名/発表者名: Takada T., et al.
  • 雑誌名: Biological Mechanisms of Tooth Movement and Craniofacial Adaptation ページ: 201-207
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Heparin enhances the biological activities of bone morphogenetic proteins (2004)
  • 著者名/発表者名: Takada T, Katagiri T, Morimura N, et al.
  • 雑誌名: Biol.Mech.Tooth Mov.Craniofac.Adap. ページ: 201-207
• [雑誌論文] BMP (2004)
  • 著者名/発表者名: 片桐岳信
  • 雑誌名: 骨粗鬆症治療 3(4) ページ: 338-344
• [雑誌論文] Establishment of a novel method for enriching osteoblast progenitors from adipose tissues using a difference in cell adhesive properties
  • 著者名/発表者名: Hattori H., et al.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. (In press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] 動脈硬化の治療剤 (2005)
  • 発明者名: 須田立雄, 片桐岳信, 東尾侃二, 後藤雅昭, 小平邦彦
  • 権利者名: 埼玉医学大学, 中外製薬
  • 産業財産権番号: 2005-198977
  • 出願年月日: 2005-07-07
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] 動脈硬化の治療剤 (2005)
  • 発明者名: 須田立雄、片桐岳信、東尾侃二、後藤雅昭、小平邦彦
  • 権利者名: 埼玉医科大学、中外製薬
  • 産業財産権番号: 2005-198977
  • 出願年月日: 2005-07-07