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骨形成を促進するRANKL逆シグナルスイッチの最適化から新規骨形成促進薬開発へ

研究課題

研究課題/領域番号 19H01068
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分57:口腔科学およびその関連分野
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

青木 和広  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (40272603)

研究分担者 林 智広  東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (30401574)
本間 雅  東京大学, 医学部附属病院, 講師 (60401072)
秋吉 一成  京都大学, 工学研究科, 教授 (90201285)
宇田川 信之  松本歯科大学, 歯学部, 教授 (70245801)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
44,980千円 (直接経費: 34,600千円、間接経費: 10,380千円)
2022年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
2021年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
2020年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
2019年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
キーワード骨形成促進薬 / RANKL逆シグナル / RANKL結合ペプチド / LassoGraft Technology / RaPID法 / プロテオリポソーム技術 / 原子間力顕微鏡 / 骨芽細胞 / プロテオリポソーム / ペプチド創薬 / AFM / 抗体改編技術 / RANK搭載膜小胞 / 膜小胞 / 骨形成促進剤開発 / 人工エクソソーム / 骨形成活性
研究開始時の研究の概要

歯科医療では局所に骨誘導できる薬剤の開発が求められている。我々は骨形成促進作用を持つ分子量が1000~2000ほどのペプチドにより、観血処置をせずに注射で骨を誘導する方法を見出したが、BMP-2という骨形成促進タンパクの助けを借りていた。BMP-2は作用部位の腫脹など様々な問題が指摘されており、日本ではまだ承認されていない。本研究では、BMP-2に代わるRANKLという分子に結合する新規骨形成促進剤を生み出すための基礎的研究基盤を構築し、研究成果が広く歯科医療に還元できる研究を推進する。

研究成果の概要

破骨細胞が骨吸収を始めると分泌が増加するRANKを発現した小胞により、骨芽細胞膜上の膜型RANKLを介してRunx2が活性化され、骨芽細胞分化が亢進するシグナルが解明された(Nature 2018)。特許関連情報のため、詳細の記述はできないが、研究協力者の菅裕明教授の協力を得て、種々の局所の骨を造成する薬剤候補が創薬された。in vivoモデルを用いて創薬候補のスクリーニングを行い、良い結果を得ている。
一方、プロテオリポソーム法を用いてRANKリポソームを作製したが、骨形成促進作用は発揮されず、その理由を原子間力顕微鏡(AFM)によるRANKリポソームの形態計測や接着性の検討により探索した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

骨芽細胞上の膜型RANKLが骨形成促進薬の新たな標的になると2018年のNature誌に掲載されたが、本基盤研究はその提唱された仮説を実証したことになる。代表的な局所の骨形成促進薬としてbone morphogenetic protein(BMP)-2があげられるが、本研究の成果により、BMP-2とは別の経路で局所の骨形成を促進させる薬剤が生まれたことになる。
歯科領域でも整形外科領域でも局所の骨造成は日々の臨床において行われており、本基盤研究の研究成果による新規薬剤の創生は、患者の治療と転帰を改善する可能性を秘めており、社会的意義が大きい。

報告書

(4件)
  • 2023 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] Ramachandran Murali/Comprehensive Cancer Institute/Cedars-Sinai Medical Center(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] A novel inhibitor of NF-κB-inducing kinase prevents bone loss by inhibiting osteoclastic bone resorption in ovariectomized mice2020

    • 著者名/発表者名
      Takakura Nana、Matsuda Miho、Khan Masud、Hiura Fumitaka、Aoki Kazuhiro、Hirohashi Yuna、Mori Kayo、Yasuda Hisataka、Hirata Masato、Kitamura Chiaki、Jimi Eijiro
    • 雑誌名

      Bone

      巻: 135 ページ: 115316-115316

    • DOI

      10.1016/j.bone.2020.115316

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A pilot study to investigate the histomorphometric changes of murine maxillary bone around the site of mini-screw insertion in regenerated bone induced by anabolic reagents2020

    • 著者名/発表者名
      Keo Preksa、Matsumoto Yoshiro、Shimizu Yasuhiro、Nagahiro Shigeki、Ikeda Masaomi、Aoki Kazuhiro、Ono Takashi
    • 雑誌名

      European Journal of Orthodontics

      巻: 43 号: 1 ページ: 86-93

    • DOI

      10.1093/ejo/cjaa018

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] RANKL-binding peptide promotes ectopic bone formation induced by BMP-2 gene transfer in murine gastrocnemius muscle2020

    • 著者名/発表者名
      Nagahiro Shigeki、Uehara Tomoki、Yamamoto Kawai Mariko、Keo Preksa、Sato Toshimi、Ochi Hiroki、Sato Shingo、Kuroda Shinji、Ono Takashi、Miyashin Michiyo、Aoki Kazuhiro
    • 雑誌名

      Dental, Oral and Maxillofacial Research

      巻: 6 号: 1 ページ: 1-6

    • DOI

      10.15761/domr.1000327

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The clustering-induction of RANKL molecules could stimulate early osteroblast differentiation2019

    • 著者名/発表者名
      E. Sone, D. Noshiro, Y. Ikebuchi, M. Nakagawa, M. Khan, Y. Tamura, M. Ikeda, M. Oki, R. Murali, T. Fujimori, T. Yoda, M. Honma, H. Suzuki, T. Ando, and K. Aoki
    • 雑誌名

      Biophys. Biochem. Res. Commun.

      巻: 509 号: 2 ページ: 435-440

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2018.12.093

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 天野 均, 大庭 伸介, 青木 和広. ヘリオキサンチン誘導体による破骨細胞分化誘導系に及ぼす影響に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      天野 均, 大庭 伸介, 青木 和広
    • 学会等名
      日本骨代謝学会学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] RANKL-RANK-OPGシグナル研究の最前線 膜型RANKLを標的にした骨形成促進薬の開発.2020

    • 著者名/発表者名
      青木 和広, 清水 優里, Lu Wei, 廣橋 優奈, 曽根 絵梨, 池淵 祐樹, Masud Khan, Fatma Rashed, 田村 幸彦, 菅森 泰隆, 寺坂 尚紘, 宇田川 信之, 依田 哲也, 本間 雅, 菅 裕明.
    • 学会等名
      歯科基礎医学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 石灰化組織評価の実践とネットワーキング 骨形態計測法からシグナル伝達研究への発展.2020

    • 著者名/発表者名
      青木 和広, 池淵 祐樹, Masud Khan, 菅森 泰隆, 田村 幸彦, 本間 雅.
    • 学会等名
      歯科基礎医学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] The peptide drug delivery for bone regeneration.2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Aoki
    • 学会等名
      Cutting Edge of Bone and Mineral Research at 2019.12.05 Kyusyu University, Fukuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The effects of RANKL-binding peptides on osteoblast differentiation.2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Aoki
    • 学会等名
      The 42nd Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan 2019.12.04 Kitakyusyu, Fukuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of a suitable scaffold for bone formation using the BMP-2 and osteogenic peptide OP3-4 combination therapy.2019

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Sasaki, Masud Khan, Kazuhiro Aoki
    • 学会等名
      the 2nd Meeting of International Oral Health Engineering Consortium 2019.11.18 Taipei, Taiwan
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A new RANKL-binding peptide for the development of the bone anabolic reagent.2019

    • 著者名/発表者名
      Yuna Hirohashi, Yuri Shimizu, Masud Khan, Yukihiko Tamura, Kazuhiro Aoki
    • 学会等名
      the 2nd Meeting of International Oral Health Engineering Consortium 2019.11.18 Taipei, Taiwan
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] RANKL結合ペプチドはBMP-2遺伝子発現非ウイルスベクターによる骨形成を促進する.2019

    • 著者名/発表者名
      長弘 茂樹, 上原 智己, ケオ・プレクサ , 河井 まりこ, 青木 和広
    • 学会等名
      第61回歯科基礎医学会学術大会 2019.10.01 千代田区
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] RANKL-RANK-OPGシグナル研究の最前線 RANKLをターゲットとした骨形成促進薬の可能性.2019

    • 著者名/発表者名
      青木 和広
    • 学会等名
      第61回歯科基礎医学会学術大会 2019.10.01 千代田区
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Time-course study of bones induced by the co-injection of RANKL-binding peptide and BMP-2 and the effects of subsequent screw placement in murine maxilla.2019

    • 著者名/発表者名
      Preksa Keo, Yoshiro Matsumoto, Shigeki Nagahiro, Kazuhrio Aoki, Takashi Ono
    • 学会等名
      The 61st Annual Meeting of Japanese Association for Oral Biology 2019.10.01 Tokyo、Japan
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 東京医科歯科大学研究情報データベース

    • URL

      https://reins.tmd.ac.jp/html/100007001_ja.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 東京医科歯科大学 大学院医歯学総合研究科 口腔基礎工学分野

    • URL

      https://www.tmd.ac.jp/dept/dentistry/bohe/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 東京医科歯科大学研究情報データベース青木和広

    • URL

      https://reins.tmd.ac.jp/html/100007001_ja.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 東京医科歯科大学医歯学総合研究科口腔基礎工学分野ホームページ

    • URL

      http://www.tmd.ac.jp/dept/dentistry/bohe/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2025-01-30  

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