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生後の骨・軟骨発達におけるアグリカン新機能を新規Acan変異マウスにより解明する

研究課題

研究課題/領域番号 19K09649
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分56020:整形外科学関連
研究機関岡山大学

研究代表者

大橋 俊孝  岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (50194262)

研究分担者 大野 充昭  岡山大学, 医歯薬学域, 准教授 (60613156)
西田 圭一郎  岡山大学, 大学病院, 教授 (80284058)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードアグリカン / 軟骨細胞 / 骨成長板 / 生後発達 / 遺伝子改変マウス / 軟骨
研究開始時の研究の概要

軟骨の主要構成成分の一つであるアグリカン遺伝子 (Acan)の変異が骨格形成に重篤な障害を引き起こすことが知られている.1)Acanfl/flマウスを用いたタモキシフェン(TAM)誘導性時期特異的Acan全身ノックアウトマウスでは、ECMネットワークの乱れがECMの硬さとTGFβスーパーファミリーの発現に影響し軟骨細胞の増殖分化に影響するという仮説を立て,これを同モデルで検証する.また、ヒトACAN遺伝子第12エキソン変異によるpondyloepiphyseal dysplasia, kimberley type (SEDK)症のモデルマウスを作製し,その病態解明につなげる.

研究実績の概要

ヒトにおいて,軟骨の主要構成成分の一つであるアグリカン遺伝子 (Acan)の変異が骨格形成に重篤な障害を引き起こすことが知られている.しかし,これまでに解析に用いられてきたAcan変異 (cmd)マウスの周産期致死のため,生後発達期のACANの機能は十分明らかになっていない.そこで我々は生後発達および生体恒常性維持におけるAggrecanの役割を明らかにするため,Acanfl/flマウスを作製し,タモキシフェン(TAM)誘導性時期特異的Acan全身ノックアウトマウスを樹立した.これまでの主な成果として,透過電子顕微鏡観察から上記ノックアウトマウス脛骨成長板の軟骨細胞の形態異常・カラム配列の乱れ・肥大軟骨層のアポトーシス亢進を認め,アグリカンが生後の骨成長に重要であることを明らかにした.
また,ACANは椎間板に独特の区画特異的パターンで局在し,コラーゲンとともに組織の構造と力学的機能に寄与している.国際共同研究により,Acan挿入変異マウス(Acan iE5/iE5 )を作製し、胚発生過程におけるさまざまなIVDコンパートメントの形態学的および力学的特性を解析した.全コアタンパク質に対する抗体を用いたウェスタンブロッティングでは,軟骨抽出物からACANを検出できなかった.Acan iE5/iE5マウスの組織化学染色では,細胞密度が高く,硫酸化グリコサミノグリカンの含量がごくわずかであった.II型コラーゲンについては、原子間力顕微鏡(AFM)イメージングにより,変異型IVDゾーンでは野生型と比較して線維が細く,コラーゲンネットワークが密であることが示された.結論として,我々は、ACANがIVDと椎骨組織の適切な硬さの決定と維持に極めて重要であることを証明した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

タモキシフェン(TAM)誘導性時期特異的Acan全身ノックアウトマウスの一部の表現型の結果においてばらつきがあり、追加のデータ収集を行っているため実験計画の遅延が生じている。

今後の研究の推進方策

Acanfl/fl;タモキシフェン(TAM)誘導性時期特異的Acan全身ノックアウトマウス論文化を目標に進める。

報告書

(5件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2024 2023 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] Ludwig-Maximilians-University/Max Planck Institute of Biochemistry/Technische Universitaet Muenchen(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Ludwig-Maximilians University(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ミュンヘン大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Aggrecan governs intervertebral discs development by providing critical mechanical cues of the extracellular matrix2023

    • 著者名/発表者名
      Empere M, Wang X, Prein C, Aspberg A, Moser M, Oohashi T, Clausen-Schaumann H, Aszodi A, Alberton P.
    • 雑誌名

      Front Bioeng Biotechnol.

      巻: 11 ページ: 1128587-1128587

    • DOI

      10.3389/fbioe.2023.1128587

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Inverse genetics to trace the differentiation pathway of human chondrocytes retrospectively by single cell RNA-seq2024

    • 著者名/発表者名
      Hang Thuy Do,Mitsuaki Ono,Ziyi Wang, Wakana Kitagawa, Anh Tuan Dang, Tomoko Yonezawa, Takuo Kuboki, Toshitaka Oohashi, Satoshi Kubota
    • 学会等名
      第36回日本軟骨代謝学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Aggrecan governs intervertebral discs development by providing critical mechanical cues of the extracellular matrix2023

    • 著者名/発表者名
      Oohashi T, Empere M, Wang X, Prein C, Aspberg A, Moser M, Aszodi A, Alberton P
    • 学会等名
      第55回日本結合組織学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書
  • [学会発表] アグリカン欠損は成長板軟骨細胞のアポトーシスを誘導する2021

    • 著者名/発表者名
      大橋俊孝,塚野萌美,古谷満寿美,大野充昭
    • 学会等名
      第33回日本軟骨代謝学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] The influence of aggrecan and integrins on the development of the cartilaginous growth plate2021

    • 著者名/発表者名
      Paolo Alberton, Christina Volcker, Lutz Fleischhauer, Carina Prein, Zsuzsanna Farkas, Ping Li, Toshitaka Oohashi, Beate Eckes, Hauke Clausen-Schaumann, and Attila Aszodi
    • 学会等名
      Joint Meeting of French and German Societies for Matrix Biology
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アグリカン欠損は成長板軟骨細胞のアポトーシスを誘導する2020

    • 著者名/発表者名
      大橋俊孝、塚野萌美、古谷満寿美、大野充昭
    • 学会等名
      日本軟骨代謝学会(2020.9に延期)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] アグリカン欠損は成長板軟骨細胞のアポトーシスを誘導する2020

    • 著者名/発表者名
      大橋俊孝、塚野萌美、古谷満寿美、宝田剛志、大野充昭
    • 学会等名
      岡山大学次世代研究拠点 シンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Acan ROSA26-/-マウス長管骨成長板の透過型電子顕微鏡観察2019

    • 著者名/発表者名
      塚野萌美, 大野充昭, 大橋俊孝
    • 学会等名
      結合組織勉強会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Postnatal global deletion of the aggrecan gene impairs endochondral ossification by affecting growth plate architecture and bone maturation2019

    • 著者名/発表者名
      Toshitaka Oohashi
    • 学会等名
      Hyaluronan 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 関節軟骨のバイオイメージング2019

    • 著者名/発表者名
      大橋俊孝
    • 学会等名
      第92回日本整形外科学会学術総会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 分子医化学分野WEBサイト

    • URL

      http://okayama-u-mbb.jp/

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 分子医化学分野ウエブサイト

    • URL

      http://okayama-u-mbb.jp/

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 分子医化学分野ホームページ

    • URL

      http://www.okayama-u-mbb.jp/

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 岡山大学 分子医化学分野ホームページ

    • URL

      http://www.okayama-u-mbb.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-12-25  

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