Wntシグナル活性を指標としたプロテオゲノミクス探索解析による骨形成促進薬の開発

• 研究課題/領域番号: 19K22728
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 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: 松本歯科大学
• 研究代表者: 中道 裕子 松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 准教授 (20350829)
• 研究分担者: 荒井 敦 松本歯科大学, 歯学部, 准教授 (00532772) ; 堀部 寛治 松本歯科大学, 歯学部, 講師 (70733509) ; 宇田川 信之 松本歯科大学, 歯学部, 教授 (70245801) ; 岩本 莉奈 松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 助教 (20907216)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: Wnt / 骨形成 / リン酸化質量分析 / プロテオゲノミクス / Crispr-A / Wnt活性レポーター

研究開始時の研究の概要

本研究では、ゲノム編集酵素による遺伝子発現活性化（Crispr-A）ライブラリーにより発現した遺伝子機能を、Wntシグナル活性依存性の薬剤感受性レポーターシステムで評価することで、骨形成制御因子を同定する。また、Wntシグナルによるタンパク質リン酸化、活性化の量的変化を、リン酸化タンパク質量分析法とマルチインヒビター固相化ビーズを用いた活性化タンパク質捕獲質量分析法により調べ、骨形成制御因子を探索する。本研究では、未知のリン酸化部位、タンパク修飾、相互作用を明らかにする。従って本研究は、我々のWntシグナル伝達への理解が大きく変わる可能性のある重要かつ挑戦的な研究であると考える。

研究成果の概要

Wntシグナル下流新規骨形成促進因子と抑制因子を見つけるため、Wnt活性の上昇と低下に応じて細胞死を誘導するシステムを確立し、TGFβファミリー分子がWntシグナル促進に関与することを見出した。Wnt3a処理した骨髄間葉細胞をリン酸化タンパク質量分析に供すると、5つの培養replicateにおいて上昇するリン酸化ペプチドを得た。骨髄間葉細胞の骨芽細胞分化および脂肪細胞分化過程において、TGFβ ファミリーのシグナルが大きく変動していた。WntレポーターAxin2-tomatoマウスを用いた骨折治癒モデルにおいて、Wnt応答性にTGFβファミリー分子が治癒促進に貢献することがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

日本は、現在高齢化社会にあり、骨粗鬆症患者急増が社会問題となっている。現在の骨粗鬆症治療薬は骨吸収抑制薬が主流であるが、骨吸収抑制薬は骨形成も低下させ、骨質低下が生じる問題点がある。一方、上市されている骨形成促進薬は、副甲状腺ホルモン製剤と細胞外Wnt阻害タンパクであるスクレロスチンの中和抗体の２種類しかないが、どちらも安全性に懸念があり、長期に用いることは出来ない。骨粗鬆症治療は長期に渡るため、両者とは異なる作用機構の骨形成促進薬の開発が喫緊の課題である。本研究の成果は、既存の骨形成促進薬と異なる分子ターゲットを提案し、治療が難しい続発性骨粗鬆症の治療法確立に寄与することが期待される。

研究成果

• [国際共同研究] マックスプランク研究所(ドイツ)
• [国際共同研究] セントルイス・ワシントン大学(米国)
• [国際共同研究] ノースカロライナ大学チャペルヒル校(米国)
• [国際共同研究] マックスプランク研究所(ドイツ)
• [雑誌論文] Angiotensin II induces aortic rupture and dissection in osteoprotegerin-deficient mice (2022)
  • 著者名/発表者名: Tsuruda T, Yamashita A, Otsu M, Koide M, Nakamichi Y, Sekita-Hatakeyama Y, Hatakeyama K, Funamoto T, Chosa E, Asada Y, Udagawa N, Kato J, Kitamura K
  • 雑誌名: Journal of the American Heart Association 巻: 11 号: 8
  • DOI: 10.1161/jaha.122.025336
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] WNT/RYK signaling functions as an antiinflammatory modulator in the lung mesenchyme (2022)
  • 著者名/発表者名: Kim Hyun-Taek、Panza Paolo、Kikhi Khrievono、Nakamichi Yuko、Atzberger Ann、Guenther Stefan、Ruppert Clemens、Guenther Andreas、Stainier Didier Y. R.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 巻: 119 号: 24
  • DOI: 10.1073/pnas.2201707119
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Influence of vitamin D on sarcopenia pathophysiology: A longitudinal study in humans and basic research in knockout mice (2022)
  • 著者名/発表者名: Mizuno Takafumi、Hosoyama Tohru、Tomida Makiko、Yamamoto Yoko、Nakamichi Yuko、Kato Shigeaki、Kawai‐Takaishi Minako、Ishizuka Shinya、Nishita Yukiko、Tange Chikako、Shimokata Hiroshi、Imagama Shiro、Otsuka Rei
  • 雑誌名: Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle 巻: 13 号: 6 ページ: 2961-2973
  • DOI: 10.1002/jcsm.13102
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] RANKL/OPG ratio regulates odontoclastogenesis in damaged dental pulp (2021)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Nishida , Atsushi Arai , Lijuan Zhao , Mengyu Yang , Yuko Nakamichi , Kanji Horibe , Akihiro Hosoya , Yasuhiro Kobayashi , Nobuyuki Udagawa , Toshihide Mizoguchi
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 11(1) 号: 1 ページ: 4575-4575
  • DOI: 10.1038/s41598-021-84354-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effector memory CD4+T cells in mesenteric lymph nodes mediate bone loss in food-allergic enteropathy model mice, creating IL-4 dominance (2021)
  • 著者名/発表者名: Ono-Ohmachi Aiko、Udagawa Nobuyuki、Nakamichi Yuko、Koide Masanori、Nakajima-Adachi Haruyo
  • 雑誌名: Mucosal Immunology 巻: 14 号: 6 ページ: 1335-1346
  • DOI: 10.1038/s41385-021-00434-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Osteoclast differentiation by RANKL and OPG signaling pathways (2020)
  • 著者名/発表者名: Udagawa Nobuyuki、Koide Masanori、Nakamura Midori、Nakamichi Yuko、Yamashita Teruhito、Uehara Shunsuke、Kobayashi Yasuhiro、Furuya Yuriko、Yasuda Hisataka、Fukuda Chie、Tsuda Eisuke
  • 雑誌名: Journal of Bone and Mineral Metabolism 巻: 39 号: 1 ページ: 19-26
  • DOI: 10.1007/s00774-020-01162-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Vitamin D Receptor in Osteoblast-Lineage Cells Is Essential for the Proresorptive Activity of 1α,25(OH)2D3 In Vivo (2020)
  • 著者名/発表者名: Tomoki Mori, Kanji Horibe, Masanori Koide, Shunsuke Uehara, Yoko Yamamoto, Shigeaki Kato, Hisataka Yasuda, Naoyuki Takahashi, Nobuyuki Udagawa, Yuko Nakamichi
  • 雑誌名: Endocrinology . 巻: 161 号: 11 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1210/endocr/bqaa178
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Vitamin D in The Regulation of Osteoclasts (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Naoyuki、Nakamichi Yuko、Udagawa Nobuyuki
  • 雑誌名: Encyclopedia of Bone Biology 巻: 1 ページ: 290-302
  • DOI: 10.1016/b978-0-12-801238-3.62204-3
  • ISBN: 9780128140826
  • 査読あり
• [雑誌論文] WNT/RYK signaling restricts goblet cell differentiation during lung development and repair (2019)
  • 著者名/発表者名: Kim Hyun-Taek、Yin Wenguang、Nakamichi Yuko、Panza Paolo、Grohmann Beate、Buettner Carmen、Guenther Stefan、Ruppert Clemens、Kobayashi Yasuhiro、Guenther Andreas、Stainier Didier Y. R.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 116 号: 51 ページ: 25697-25706
  • DOI: 10.1073/pnas.1911071116
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Blockade of the angiotensin II type 1 receptor increases bone mineral density and left ventricular contractility in a mouse model of juvenile Paget disease. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsuruda T, Funamoto T, Udagawa N, Kurogi S, Nakamichi Y, Koide M, Chosa E, Asada Y, Kitamura K
  • 雑誌名: Eur J Pharmacol 巻: 859 ページ: 172519-172519
  • DOI: 10.1016/j.ejphar.2019.172519
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] WNT Activates the AAK1 Kinase to Promote Clathrin-Mediated Endocytosis of LRP6 and Establish a Negative Feedback Loop (2019)
  • 著者名/発表者名: Agajanian MJ, Walker MP, Axtman AD, Ruela-de-Sousa RR, Serafin DS, Rabinowitz AD, Graham DM, Ryan MB, Tamir T, Nakamichi Y, Gammons MV, Bennett JM, Counago RM, Drewry DH, Elkins JM, Gileadi C, Gileadi O, Godoi PH, Kapadia N, Muller, Santiago A, Sorrell FJ, Wells CI, Fedorov O, Willson TM, Zuercher WJ, Major MB.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 26 号: 1 ページ: 79-93.e8
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.12.023
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 骨芽細胞のビタミンD受容体（VDR）は、過剰なビタミンDによる病態発現において決定的な役割を果たす (2023)
  • 著者名/発表者名: 中道裕子、劉子洋、森 智紀、宇田川信之
  • 学会等名: 第７回日本骨免疫学会冬期学術集会
• [学会発表] The vitamin D receptor in osteoblastic cells is crucial for the proresorptive activity, hypercalcemia, and soft tissue calcification, induced by 1α,25(OH)2D3 (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuko Nakamichi, Tomoki Mori, Hisataka Yasuda, Naoyuki Takahashi, Nobuyuki Udagawa
  • 学会等名: Vitamin D Workshop (24th)
  • 国際学会
• [学会発表] 食物アレルギー性腸炎併発骨量減少におけるIL-4の役割の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 玉井雅人，宇野智，山田悟生，中村翔太郎，曽我皓平，中道裕子，小出雅則，高野智弘，宇田川信之，清野宏，八村敏志，足立(中嶋)はるよ
  • 学会等名: 2022年度日本農芸化学会京都大会
• [学会発表] 骨芽細胞・骨細胞のビタミンD受容体(VDR)は、in vivoにおいても活性型ビタミンDによる骨吸収促進作用に不可欠である (2022)
  • 著者名/発表者名: 中道裕子
  • 学会等名: 第６回日本骨免疫学会ウインタースクール
• [学会発表] ビタミンDの骨組織における役割とは？ (2022)
  • 著者名/発表者名: 宇田川信之
  • 学会等名: 第６回日本骨免疫学会ウインタースクール
  • 招待講演
• [学会発表] RANKL/OPG比は損傷した歯髄における破歯細胞形成を調節する (2021)
  • 著者名/発表者名: 西田大輔，荒井敦，堀部寛治，中道裕子，細矢明宏，中村浩彰，小林泰浩，宇田川信之，溝口利英
  • 学会等名: 第39回日本骨代謝学会学術集会
• [学会発表] マクロファージはLepR陽性細胞を活性化し骨再生を促進する (2021)
  • 著者名/発表者名: 何治鋒，溝口利英，平賀徹，村上康平，中道裕子，山下照仁，小出雅則，宇田川信之，小林泰浩
  • 学会等名: 第39回日本骨代謝学会学術集会
• [学会発表] 骨ミネラル代謝におけるビタミンDとWntシグナルの作用機序の解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中道裕子
  • 学会等名: 第460回 東京歯科大学 大学院セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 心血管保護因子としてのオステオプロテゲリン (2020)
  • 著者名/発表者名: 鶴田敏博，小出雅則，中道裕子，中村美どり，宇田川信之，北村和雄
  • 学会等名: 第62回歯科基礎学会学術大会
• [学会発表] BMP 誘導性の異所性骨における骨形成抑制因子スクレロスチン陽性細胞の経時的観察 (2020)
  • 著者名/発表者名: 松下雅衣，小出雅則，芳澤享子，堀部寛治，小林泰浩，山下照仁，中道裕子， 上原俊介，宇田川信之
  • 学会等名: 第62回歯科基礎学会学術大会
• [学会発表] 活性型ビタミンD3のin vivo大量投与による骨吸収促進と血清Ca値上昇作用は、骨芽細胞のVDRを介する (2020)
  • 著者名/発表者名: 森 智紀，堀部寛治，小出雅則，高橋直之，宇田川信之，中道裕子
  • 学会等名: 第5回 日本骨免疫学会ウインタースクール
• [学会発表] ビタミンDによる骨代謝共役-骨芽細胞のVDRを介した骨吸収抑制効果と促進効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中道裕子
  • 学会等名: 第37回日本骨代謝学会学術集会
  • 招待講演
• [備考] USACO 日本人論文詳細
  • URL: https://www.usaco.co.jp/article/detail.html?itemid=1347&dispmid=610
• [備考] 日本骨代謝学会 1st Author
  • URL: http://www.jsbmr.jp/1st_author/431_nakamichi_mori.html