栄養環境センサーを分子基軸とした脊椎側弯症に対する発症・進行予測技術の開発

• 研究課題/領域番号: 17KT0051
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 特設分野
• 研究分野: 複雑系疾病論
• 研究機関: 岐阜薬科大学 (2019); 金沢大学 (2017-2018)
• 研究代表者: 檜井 栄一 岐阜薬科大学, 薬学部, 教授 (70360865)
• 研究分担者: 小林 功 金沢大学, 生命理工学系, 助教 (30774757)
• 研究期間 (年度): 2017-07-18 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2019年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円); 2018年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2017年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
• キーワード: 脊椎側弯症 / アミノ酸

研究成果の概要

本研究では、遺伝子改変マウスを用いて脊椎側弯症の発症・進展におけるアミノ酸シグナルの重要性を検討した。その結果、細胞への必須アミノ酸輸送を担うアミノ酸トランスポーターを軟骨細胞特異的に欠損させると、胸郭変形を伴う重篤な脊椎側弯症を生じることが明らかになった。また、アミノ酸シグナルを細胞内で統合するmTORC1シグナルを軟骨細胞特異的に活性化すると脊椎側弯を含む骨格形成異常が生じることを見い出した。これらの成果により、アミノ酸シグナルは脊椎・胸郭の恒常性維持に必須であり、その機能異常が脊椎側弯症の発症・進展に関与する可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果により、軟骨細胞のアミノ酸トランスポーター/mTORC1シグナルは、脊椎恒常性維持に重要な役割を果たしており、その機能破綻により脊椎側弯症が生じる可能性が示唆された。これらの成果を基盤として、アミノ酸トランスポーターを分子基軸とした思春期突発性脊椎側弯症に対する根本治療薬開発および早期予測診断技術開発を行うための研究基盤が確立されることが期待される。

研究成果

• [国際共同研究] Columbia University(米国)
• [雑誌論文] mTORC1 Activation in Osteoclasts Prevents Bone Loss in a Mouse Model of Osteoporosis. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiraiwa M, Ozaki K, Yamada T, Iezaki T, Park G, Fukasawa K, Horie T, Kamada H, Tokumura K, Motono M, Kaneda K, Hinoi E.
  • 雑誌名: Front Pharmacol. 巻: 10 ページ: 00684-00684
  • DOI: 10.3389/fphar.2019.00684
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The L-type amino acid transporter LAT1 inhibits osteoclastogenesis and maintains bone homeostasis through the mTORC1 pathway (2019)
  • 著者名/発表者名: Ozaki Kakeru、Yamada Takanori、Horie Tetsuhiro、Ishizaki Atsushi、Hiraiwa Manami、Iezaki Takashi、Park Gyujin、Fukasawa Kazuya、Kamada Hikari、Tokumura Kazuya、Motono Mei、Kaneda Katsuyuki、Ogawa Kazuma、Ochi Hiroki、Sato Shingo、Kobayashi Yasuhiro、Shi Yun-Bo、Taylor Peter M.、Hinoi Eiichi
  • 雑誌名: Science Signaling 巻: 12 号: 589 ページ: 589-589
  • DOI: 10.1126/scisignal.aaw3921
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The MAPK Erk5 is necessary for proper skeletogenesis involving a Smurf-Smad-Sox9 molecular axis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Iezaki T, Fukasawa K, Horie T, Park G, Robinson S, Nakaya M, Fujita H, Onishi Y, Ozaki K, Kanayama T, Hiraiwa M, Kitaguchi Y, Kaneda K, Yoneda Y, Takarada T, Guo XE, Kurose H, Hinoi E.
  • 雑誌名: Development 巻: 145 号: 14 ページ: 164004-164004
  • DOI: 10.1242/dev.164004
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Translational Control of Sox9 RNA by mTORC1 Contributes to Skeletogenesis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Iezaki T, Horie T, Fukasawa K, Kitabatake M, Nakamura Y, Park G, Onishi Y, Ozaki K, Kanayama T, Hiraiwa M, Kitaguchi Y, Kaneda K, Manabe T, Ishigaki Y, Ohno M, Hinoi E.
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 228-241
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2018.05.020
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] アミノ酸トランスポーターと骨代謝 (2019)
  • 著者名/発表者名: 檜井栄一
  • 学会等名: 第14回トランスポーター研究会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 骨を造る細胞の新たな役割 ～免疫・代謝・記憶～ (2018)
  • 著者名/発表者名: 檜井栄一
  • 学会等名: 第40回日本臨床栄養学会総会・第39回日本臨床栄養協会総会・第16回大連合大会
  • 招待講演
• [学会発表] 骨軟骨代謝調節と時計遺伝子について (2018)
  • 著者名/発表者名: 檜井栄一
  • 学会等名: 第25回日本時間生物学会学術大会
  • 招待講演