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骨修復能の「若返り」を目指した骨傷に対する新規治療戦略の創出

研究課題

研究課題/領域番号 20K18023
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
研究機関富山大学

研究代表者

箭原 康人  富山大学, 学術研究部医学系, 助教 (60456390)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 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: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード破骨細胞 / 造血幹細胞 / 卵黄嚢 / マクロファージ / 骨傷 / 老化 / 骨形成 / 骨折 / 骨折修復 / 骨修復能 / 若返り / 骨傷治療
研究開始時の研究の概要

「老化」に伴って骨修復能は低下する。骨修復能の低下は、骨折後の骨癒合不全の原因となるだけでなく、身体機能の低下を引き起こし問題となる。しかし、老化によって骨修復能が低下する機序は分かっていない。我々は、若年マウスのマクロファージが分泌するLipoprotein receptor-related protein 1 (Lrp1)が老年マウスの骨修復能を「若返らせる」ことを見出し報告してきた。本研究では、経年的に変化するマクロファージの構成や機能、その分泌蛋白に着目し、骨修復能を増強しえる新たなシステムを構築し、骨修復能の「若返り」を目指した骨傷治療に対する新規治療戦略の創出を目指す。

研究成果の概要

老化に伴って骨修復能や骨リモデリング力は低下する。しかし、その機序は不明であった。本研究の成果として、骨修復に寄与する胎児卵黄嚢由来破骨細胞の存在を新たに発見した。胎児卵黄嚢に発生したマクロファージは胎生期に骨へと移行し骨吸収を担当する破骨細胞へ分化した。胎児マクロファージに由来する破骨細胞は長期に渡って生後の骨に在住し、骨の恒常性維持に関与していた。さらに一旦、骨損傷が起こると、その修復過程の亜急性期から慢性期にかけて局所へと遊走し、損傷後の骨リモデリングに関与することが明らかとなった。胎児由来破骨細胞の存在は、経時的な骨リモデリング力の変化に寄与する可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果として、マクロファージおよび破骨細胞には、造血幹細胞と胎児卵黄嚢を起源とする二種類の細胞集団が存在することを世界に先駆けて発見し報告した。起源の異なる二つの破骨細胞は複雑に細胞融合を繰り返しながら、相互に影響しあうことで、骨の再構築を駆動し、その恒常性維持に関わっていた。新しい破骨細胞分画が発見されたことで、破骨細胞の活性化や機能障害によって発症する疾患の病態解明につながる重要な成果と考えられた。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 4件)

  • [国際共同研究] Duke University(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Duke大学医学部整形外科(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] The origins and roles of osteoclasts in bone development, homeostasis and repair2022

    • 著者名/発表者名
      Yahara Yasuhito、Nguyen Tuyet、Ishikawa Koji、Kamei Katsuhiko、Alman Benjamin A.
    • 雑誌名

      Development

      巻: 149 号: 8 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1242/dev.199908

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Monocyte/Macrophage Lineage Cells From Fetal Erythromyeloid Progenitors Orchestrate Bone Remodeling and Repair2021

    • 著者名/発表者名
      Yahara Yasuhito、Ma Xinyi、Gracia Liam、Alman Benjamin A.
    • 雑誌名

      Frontiers in Cell and Developmental Biology

      巻: 9

    • DOI

      10.3389/fcell.2021.622035

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Yolk-sac-derived macrophages progressively expand in the mouse kidney with age2020

    • 著者名/発表者名
      Ide Shintaro、Yahara Yasuhito、Kobayashi Yoshihiko、Strausser Sarah A、Ide Kana、Watwe Anisha、Xu-Vanpala Shengjie、Privratsky Jamie R、Crowley Steven D、Shinohara Mari L、Alman Benjamin A、Souma Tomokazu
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 9

    • DOI

      10.7554/elife.51756

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Erythromyeloid progenitors give rise to a population of osteoclasts that contribute to bone homeostasis and repair2020

    • 著者名/発表者名
      Yahara Yasuhito、Barrientos Tomasa、Tang Yuning J.、Puviindran Vijitha、Nadesan Puviindran、Zhang Hongyuan、Gibson Jason R.、Gregory Simon G.、Diao Yarui、Xiang Yu、Qadri Yawar J.、Souma Tomokazu、Shinohara Mari L.、Alman Benjamin A.
    • 雑誌名

      Nature Cell Biology

      巻: 22 号: 1 ページ: 49-59

    • DOI

      10.1038/s41556-019-0437-8

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 胎児卵黄嚢erythromyeloid progenitorsに由来する破骨細胞の発見2020

    • 著者名/発表者名
      箭原康人, 川口善治
    • 雑誌名

      臨床雑誌整形外科

      巻: 71 ページ: 996-996

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 炎症性骨代謝に関する新しい潮流 胎児卵黄嚢造血に由来する破骨細胞の同定2021

    • 著者名/発表者名
      箭原康人
    • 学会等名
      第64回秋季日本歯周病学会学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 骨恒常性維持と病態に関与する破骨細胞の起源多様性2021

    • 著者名/発表者名
      箭原康人
    • 学会等名
      第17回Bone Biology Forum
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 破骨細胞の起源多様性に基づく骨恒常性維持機構の解明2020

    • 著者名/発表者名
      箭原 康人, 川口 善治
    • 学会等名
      第38回日本骨代謝学会学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 骨軟骨領域における修復・再生研究の進歩 Single-cell RNA sequencingが解き明かす骨修能関連マクロファージの多様性とその変遷2020

    • 著者名/発表者名
      箭原 康人, 川口 善治
    • 学会等名
      第38回日本骨代謝学会学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Single-cell RNA sequencingによる経年的な骨修復能低下メカニズムの解明2020

    • 著者名/発表者名
      箭原 康人, 亀井 克彦, 牧野 紘士, 渡邉 健太, 野上 真紀子, 関 庄二, 川口 善治
    • 学会等名
      日本整形外科学会基礎学術総会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Single-cell RNA sequencingを用いた,胎児卵黄嚢および造血幹細胞由来破骨細胞前駆細胞の遺伝子プロファイルの比較検討2020

    • 著者名/発表者名
      箭原 康人, 亀井 克彦, 牧野 紘士, 渡邉 健太, 野上 真紀子, 関 庄二, 川口 善治
    • 学会等名
      日本整形外科学会基礎学術総会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] scRNA-seqとRNA velocityによる細胞の分化過程シミュレーション 卵黄嚢由来破骨細胞は造血幹細胞非依存的に発生する2020

    • 著者名/発表者名
      箭原 康人, 川口 善治, Alman Benjamin
    • 学会等名
      日本整形外科学会学術総会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2023-01-30  

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