骨石灰化におけるピロリン酸濃度とその調節機構の解明―網羅的代謝物遺伝子発現解析―

• 研究課題/領域番号: 20K08256
• 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52050:胎児医学および小児成育学関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 窪田 拓生 大阪大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (40629135)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 骨代謝 / リン酸 / 間葉系幹細胞 / 非古典的Wntシグナル / 小児内分泌学 / 骨代謝学 / 骨石灰化 / 骨芽細胞分化 / Wntシグナル / ピロリン酸 / リン

研究開始時の研究の概要

骨格の石灰化にはカルシウム、無機リン（Pi）、石灰化阻害物質のピロリン酸（PPi）が重要な役割を果たしているが、骨石灰化過程の調節機構は十分には明らかではない。骨石灰化に適切なPPi濃度、PPi/Pi比は明らかではなく、骨石灰化に関与する分子の全体像も解明されていない。さらに、骨石灰化の程度を反映するバイオマーカーや遺伝子発現プロファイルは存在しない。本研究では、骨石灰化に適切なPPi濃度、PPi/Pi比、骨石灰化関連新規物質、骨石灰化の程度を反映するバイオマーカーや遺伝子発現プロファイルを明らかにする。

研究成果の概要

リン酸は、骨形成に不可欠なミネラルである。しかし、リン酸が骨形成分化を促進する機構は十分には理解されていない。リン酸濃度に差を認めたβ-グリセロリン酸もしくは無機リン酸を含む培地を用いてヒト骨髄由来間葉系幹細胞を骨芽細胞へ分化誘導した。本研究では、リン酸は間葉系幹細胞から骨芽細胞への分化初期にWNT5b、WNT11、リン酸化c-Junの発現を上昇させ、非古典的Wntシグナル経路を活性化し、骨形成分化を促進することが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

骨の正常な発達・恒常性維持は人間の健康にとって重要であり、骨形成を担う骨芽細胞分化のメカニズムを探ることは、骨形成の生理や代謝性骨疾患の病態の研究に不可欠である。我々は、本研究でリン酸によって誘導される骨芽細胞分化の初期段階における非古典的Wntシグナル伝達経路の活性化の関与について示した。これらの知見は、骨形成分化におけるリン酸と非古典的Wntシグナル伝達経路の関連について新たな視点を提供する。

研究成果

• [雑誌論文] Phosphate promotes osteogenic differentiation through non-canonical Wnt signaling pathway in human mesenchymal stem cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Rui Shumin、Kubota Takuo、Ohata Yasuhisa、Yamamoto Kenichi、Fujiwara Makoto、Takeyari Shinji、Ozono Keiichi
  • 雑誌名: Bone 巻: 164 ページ: 116525-116525
  • DOI: 10.1016/j.bone.2022.116525
  • 査読あり
• [雑誌論文] Safety and Efficacy of Burosumab in Pediatric Patients With X-Linked Hypophosphatemia: A Phase 3/4 Open-Label Trial (2022)
  • 著者名/発表者名: Namba Noriyuki、Kubota Takuo、Muroya Koji、Tanaka Hiroyuki、Kanematsu Masanori、Kojima Masahiro、Orihara Shunichiro、Kanda Hironori、Seino Yoshiki、Ozono Keiichi
  • 雑誌名: Journal of the Endocrine Society 巻: 6 号: 5
  • DOI: 10.1210/jendso/bvac021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Genotype-phenotype analysis, and assessment of the importance of the zinc-binding site in PHEX in Japanese patients with X-linked hypophosphatemic rickets using 3D structure modeling (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishihara Y, Ohata Y, Takeyari S, Kitaoka T, Fujiwara M, Nakano Y, Yamamoto K, Yamada C, Yamamoto K, Michigami T, Mabe H, Yamaguchi T, Matsui K, Tamada I, Namba N, Yamamoto A, Etoh J, Kawaguchi A, Kosugi R, Ozono K, Kubota T
  • 雑誌名: Bone 巻: 153 ページ: 116135-116135
  • DOI: 10.1016/j.bone.2021.116135
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Burosumab treatment in adults with X-linked hypophosphataemia: 96-week patient-reported outcomes and ambulatory function from a randomised phase 3 trial and open-label extension (2021)
  • 著者名/発表者名: Briot Karine、Portale Anthony A、Brandi Maria Luisa、et al
  • 雑誌名: RMD Open 巻: 7 号: 3 ページ: e001714-e001714
  • DOI: 10.1136/rmdopen-2021-001714
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Clinical performance of a novel chemiluminescent enzyme immunoassay for FGF23 (2021)
  • 著者名/発表者名: Ito Nobuaki、Kubota Takuo、Kitanaka Sachiko、Fujiwara Ikuma、Adachi Masanori、Takeuchi Yasuhiro、Yamagami Hitomi、Kimura Takehide、Shinoda Tatsuya、Minagawa Masanori、Okazaki Ryo、Ozono Keiichi、Seino Yoshiki、Fukumoto Seiji
  • 雑誌名: Journal of Bone and Mineral Metabolism 巻: 39 号: 6 ページ: 1066-1075
  • DOI: 10.1007/s00774-021-01250-1
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Alkaline phosphatase in pediatric patients with genu varum caused by vitamin D-deficient rickets (2021)
  • 著者名/発表者名: Mukai Masashi、Yamamoto Takehisa、Takeyari Shinji、Ohata Yasuhisa、Kitaoka Taichi、Kubota Takuo、Yamamoto Katsusuke、Kijima Eri、Hasegawa Yasuhiro、Michigami Toshimi、Ozono Keiichi
  • 雑誌名: Endocrine Journal 巻: 68 号: 7 ページ: 807-815
  • DOI: 10.1507/endocrj.EJ20-0622
  • NAID: 130008068265
  • ISSN: 0918-8959, 1348-4540
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neonatal cholestasis can be the first symptom of McCune-Albright syndrome: A case report (2021)
  • 著者名/発表者名: Satomura Yoshinori、Bessho Kazuhiko、Kitaoka Taichi、Takeyari Shinji、Ohata Yasuhisa、Kubota Takuo、Ozono Keiichi
  • 雑誌名: World Journal of Clinical Pediatrics 巻: 10 号: 2 ページ: 7-14
  • DOI: 10.5409/wjcp.v10.i2.7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 4-Phenylbutyric acid enhances the mineralization of osteogenesis imperfecta iPSC-derived osteoblasts (2021)
  • 著者名/発表者名: Takeyari Shinji、Kubota Takuo、Ohata Yasuhisa、Fujiwara Makoto、Kitaoka Taichi、Taga Yuki、Mizuno Kazunori、Ozono Keiichi
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 296 ページ: 100027-100027
  • DOI: 10.1074/jbc.ra120.014709
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Incidence rate of vitamin D deficiency and FGF23 levels in 12- to 13-year-old adolescents in Japan (2020)
  • 著者名/発表者名: Koyama Satomi、Kubota Takuo、Naganuma Junko、Arisaka Osamu、Ozono Keiichi、Yoshihara Shigemi
  • 雑誌名: Journal of Bone and Mineral Metabolism 巻: Online 号: 3 ページ: 456-462
  • DOI: 10.1007/s00774-020-01173-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-term outcomes for Asian patients with X-linked hypophosphataemia: rationale and design of the SUNFLOWER longitudinal, observational cohort study (2020)
  • 著者名/発表者名: Kubota Takuo、Fukumoto Seiji、Cheong Hae Il、Michigami Toshimi、Namba Noriyuki、Ito Nobuaki、Tokunaga Shin、Gibbs Yoshimi、Ozono Keiichi
  • 雑誌名: BMJ Open 巻: 10 号: 6 ページ: e036367-e036367
  • DOI: 10.1136/bmjopen-2019-036367
  • NAID: 120006953549
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 小児疾患の疾患モデルと新規治療法 (2021)
  • 著者名/発表者名: 窪田拓生
  • 学会等名: 第94回日本内分泌学会学術総会
• [学会発表] ビタミンD 抵抗性くる病・骨軟化症のレジストリ (2021)
  • 著者名/発表者名: 窪田拓生
  • 学会等名: 第39回日本骨代謝学会学術集会
• [学会発表] FGF23関連低リン血症性くる病・骨軟化症の治療薬の進歩 (2021)
  • 著者名/発表者名: 窪田拓生
  • 学会等名: 第39回日本骨代謝学会学術集会
• [学会発表] くる病診断と線維芽細胞増殖因子23（FGF23）測定の意義 (2021)
  • 著者名/発表者名: 窪田拓生
  • 学会等名: 第31回臨床内分泌代謝Update
• [学会発表] 低リン血症性ビタミンD抵抗性くる病／骨軟化症の多施設研究と疾患レジストリ (2021)
  • 著者名/発表者名: 窪田拓生, 中山尋文, 高谷里依子, 皆川真規, 井上大輔, 竹内靖博, 福本誠二, 大薗恵一
  • 学会等名: 第94回日本内分泌学会学術総会
• [学会発表] Genotype-phenotype analysis, and assessment of the importance of the zinc-binding site in PHEX in Japanese patients with X-linked hypophosphatemic rickets using 3D structure modeling. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishihara Y, Ohata Y, Takeyari S, Kitaoka T, Fujiwara M, Nakano Y, Yamamoto K, Yamada C, Yamamoto K, Michigami T, Mabe H, Yamaguchi T, Matsui K, Tamada I, Namba N, Yamamoto A, Etoh J, Kawaguchi A, Kosugi R, Ozono K, Kubota T
  • 学会等名: 2021 Annual Meeting of the American Society for Bone and Mineral Research
• [学会発表] 成長曲線から見た骨疾患 (2020)
  • 著者名/発表者名: 窪田拓生
  • 学会等名: 第123回 日本小児科学会学術集会
• [学会発表] 小児とビタミンD (2020)
  • 著者名/発表者名: 窪田拓生
  • 学会等名: 第93回 日本内分泌学会学術集会
• [学会発表] ビタミンD代謝と疾患 (2020)
  • 著者名/発表者名: 窪田拓生
  • 学会等名: 2020年 日本小児内分泌学会特別学術集会
• [学会発表] 骨系統疾患の診療＜小児科の立場から＞ (2020)
  • 著者名/発表者名: 窪田拓生
  • 学会等名: 第6回 日本産科婦人科遺伝診療学会
• [学会発表] パミドロン酸からゾレドロン酸に投与変更した小児骨疾患の検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中山尋文, 山田知絵子, 宮田 京, 中野由佳子, 山本賢一, 武鑓真司, 大幡泰久, 藤原誠北岡太一, 窪田拓生, 大薗恵一
  • 学会等名: 第93回 日本内分泌学会学術総会
• [学会発表] Clinical, Biochemical and Genetic Study in Patients with Odontohypophosphatasia in Japan (2020)
  • 著者名/発表者名: Kubota T, Ohata Y, Ishihara Y, Fujiwara M, Takeyari S, Yamamoto K, Nakano Y, Kitaoka T, Nakayama H, Yamada C, Ishimi T, Okawa R, Nakano K, Akiyama T, Kakimoto H, Araki S, Sano S, Ogata T, Ozono K.
  • 学会等名: ASBMR 2020 Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 低リン血症性ビタミンD 抵抗性くる病／骨軟化症のアンケート調査と患者レジストリ (2020)
  • 著者名/発表者名: 窪田拓生, 中山尋文, 高谷里依子, 皆川真規, 井上大輔, 竹内靖博，福本誠二, 大薗恵一
  • 学会等名: 第38回 日本骨代謝学会
• [学会発表] 家族歴を有し遺伝子診断されたX連鎖性低リン血症性骨軟化症の1例 (2020)
  • 著者名/発表者名: 山田知絵子、窪田拓生、大幡泰久、北岡太一、大薗恵一
  • 学会等名: 臨床内分泌代謝UPDATE2020