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軟骨細胞グライコーム解析による変形性関節症発症機序の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K18516
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分56020:整形外科学関連
研究機関北海道大学

研究代表者

宝満 健太郎  北海道大学, 医学研究院, 博士研究員 (40823331)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードグライコーム / 変形性関節症 / 軟骨変性 / 糖鎖解析 / FUT8 / N-glycome / コアフコシル化 / 軟骨 / 関節軟骨 / 高マンノース型N型糖鎖 / 肥大化 / 糖鎖
研究開始時の研究の概要

変形性関節症(OA)病変の首座である軟骨の変性は、プロテオグリカン中の糖鎖構造の破壊から始まる。これまでOAの発症に関する研究は軟骨細胞の肥大分化に着目したものが多く、複合糖質糖鎖の変化に言及したものはなかった。申請者らはこれまで軟骨基質の組織学的変化の出現前にN型糖鎖が変化することを明らかにするとともに、糖脂質が軟骨細胞肥大やOA進行に関わることを示してきた。そこで、軟骨組織変性および軟骨細胞の分化過程において相同的な糖鎖変動を検出するために、1種類の糖鎖クラスに限定せずに全クラスの糖鎖構造変化を定性・定量的に比較解析を行うことによりOA発症に中心的役割を果たす糖鎖を同定できると考えた。

研究成果の概要

変形性関節症(OA)病変の首座である軟骨の変性は、プロテオグリカン中の糖鎖構造の破壊から始まるとされている。これまでOAの発症に関する研究は軟骨細胞の肥大分化に着目したものが多数あるが、複合糖質糖鎖の変化に言及したものはなかった。我々は軟骨基質の組織学的変化の出現前にN型糖鎖が変化することを明らかにするとともに、糖脂質が軟骨細胞肥大やOA進行に関わることを示してきた。そこで、軟骨組織変性および軟骨細胞の分化過程において相同的な糖鎖変動を検出するために、1種類の糖鎖クラスに限定せずに全クラスの糖鎖構造変化を定性・定量的に比較解析を行うことによりOA発症に中心的役割を果たす糖鎖の同定に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

糖鎖は同一のエピトープ構造にN-、O-結合型糖鎖、糖脂質などの異なるクラスの複合糖質を一塊として発現しており、あるクラスの糖鎖の合成不全が他の糖鎖で代償される可能性がある。軟骨変性や軟骨細胞の肥大分化の開始を理解するためには細胞全体が提示する糖鎖を網羅的に解析する必要がある。これまでグライコーム解析は時間や感度の問題から技術的に困難であったが、糖鎖の固相担体からの切断と同時に液体クロマトグラフィーや質量分析を用いて大規模かつ高速に糖鎖を解析できるグライコブロッティング法とピラゾロン試薬共存下にβ脱離反応を行う手法を確立することによってこの問題を克服した。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Optical coherence tomography evaluation of the spatiotemporal effects of 3D bone marrow stromal cell culture using a bioreactor2022

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Jun、Onodera Tomohiro、Homan Kentaro、Liang Xu、Matsuoka Masatake、Miyazaki Takuji、Yoshiaki Hosokawa、Saito Mitsuru、Iwasaki Norimasa
    • 雑誌名

      Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials

      巻: - 号: 8 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1002/jbm.b.35043

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Flightless I is a catabolic factor of chondrocytes that promotes hypertrophy and cartilage degeneration in osteoarthritis2021

    • 著者名/発表者名
      Ebata Taku、Terkawi Mohamad Alaa、Hamasaki Masanari、Matsumae Gen、Onodera Tomohiro、Aly Mahmoud Khamis、Yokota Shunichi、Alhasan Hend、Shimizu Tomohiro、Takahashi Daisuke、Homan Kentaro、Kadoya Ken、Iwasaki Norimasa
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 24 号: 6 ページ: 102643-102643

    • DOI

      10.1016/j.isci.2021.102643

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantification of Cartilage Surface Degeneration by Curvature Analysis Using 3D Scanning in a Rabbit Model2021

    • 著者名/発表者名
      Liang Dawei、Onodera Tomohiro、Hamasaki Masanari、Hishimura Ryosuke、Homan Kentaro、Xu Liang、Tian Yuan、Kanai Satoshi、Iwasaki Norimasa
    • 雑誌名

      CARTILAGE

      巻: 13 号: 2_suppl ページ: 1734S-1741S

    • DOI

      10.1177/19476035211059597

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Alteration of the Total Cellular Glycome during Late Differentiation of Chondrocytes2019

    • 著者名/発表者名
      Homan Kentaro、Hanamatsu Hisatoshi、Furukawa Jun-ichi、Okada Kazue、Yokota Ikuko、Onodera Tomohiro、Iwasaki Norimasa
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 20 号: 14 ページ: 3546-3546

    • DOI

      10.3390/ijms20143546

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 関節軟骨におけるフコシル化糖鎖の欠失は不可逆的な軟骨変性を惹起する2022

    • 著者名/発表者名
      宝満 健太郎, 小野寺 智洋, 花松 久寿, 古川 潤一, 宮崎 拓自, 山口 純, 細川 吉暁, 梁 大偉, 金 佑泳, 江畑 拓, 木村 洋介, 松岡 正剛, 岩崎 倫政
    • 学会等名
      第34回日本軟骨代謝学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Core-fucosylation deficiency inhibits recovery in early degenerative cartilage.2022

    • 著者名/発表者名
      K. Homan, T. Onodera, H. Hanamatsu, J. Furukawa, T. Miyazaki, J. Yamaguchi, K. Y. Hosokawa, T. Ebata, D. Liang, W. Kim, M. Matsuoka, N. Iwasaki.
    • 学会等名
      The16th World Congress of International Chemical Reference Substances (ICRS)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deficiency of core-fucosylated glycan in articular cartilage inhibits recovery from cartilage damage and promotes cartilage degeneration.2021

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Homan, Tomohiro Onodera, Hisatoshi Hanamatsu, Jun-ichi Furukawa, Takuji Miyazaki, Jun Yamaguchi, Taku Ebata, Dawei Liang, WooYoung Kim, Masatake Matsuoka, Norimasa Iwasaki.
    • 学会等名
      The 67th Annual Meeting of Orthopaedic Research Society (ORS)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 細胞特異的糖鎖解析による定量評価を応用した未分化iPS細胞除去条件の最適化2021

    • 著者名/発表者名
      宮崎 拓自, 小野寺 智洋, 花松 久寿, 古川 潤一, 宝満 健太郎, 川嵜 敏祐, 岩崎 倫政
    • 学会等名
      第36回日本整形外科基礎学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 関節軟骨におけるフコシル化糖鎖の欠損は可逆的修復を阻害し軟骨変性を進行させる2020

    • 著者名/発表者名
      宝満健太郎、小野寺智洋、古川潤一、花松久寿、濱崎雅成、徐亮、宮崎拓自、細川吉暁、岩崎倫政.
    • 学会等名
      第35回日本整形外科学会基礎学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Identification of M9 high-mannose glycan regulating hypertrophy in articular cartilage.2020

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Homan, Tomohiro Onodera, Jun-ichi Furukawa, Masanari Hamasaki, Liang Xu, Takuji Miyazaki, Norimasa Iwasaki.
    • 学会等名
      The 66th Annual Meeting of Orthopaedic Research Society (ORS)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Identification of M9 high-mannose glycan regulating hypertrophy in articular cartilage.2019

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Homan, Tomohiro Onodera, Jun-ichi Furukawa, Hisatoshi Hanamatsu, Ryosuke Hishimura, WooYoung Kim, Masanari Hamasaki, Liang Xu, Norimasa Iwasaki.
    • 学会等名
      The15th World Congress of International Chemical Reference Substances (ICRS)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] M9高マンノース型糖鎖は関節軟骨における肥大化を制御する2019

    • 著者名/発表者名
      宝満健太郎, 小野寺智洋, 花松久寿, 古川潤一, 菱村亮介, 金佑泳, 濱崎雅成, 徐亮, 岩崎倫政
    • 学会等名
      第34回日本整形外科学会基礎学術集会
    • 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: 2023-01-30  

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