| 研究課題/領域番号 |
21K09323
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分56020:整形外科学関連
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
由留部 崇 神戸大学, 医学部附属病院, 助教 (10514648)
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| 研究分担者 |
角谷 賢一朗 神戸大学, 医学研究科, 特命准教授 (10533739)
張 鍾穎 神戸大学, 医学研究科, 医学研究員 (00824195)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 椎間板変性 / mTOR / オートファジー / 脊椎 / 整形外科 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
腰痛の主たる要因である脊椎椎間板変性には細胞内クリアランス機構オートファジーとその制御を行うmTORシグナル細胞内伝達経路が関与するとの仮説を立てた。本研究ではmTOR複合体1（mTORC1）への遺伝子干渉（mTORC1構成タンパク質RaptorへのRNA干渉）や類似の効果を示す薬剤（mTORC1阻害剤テムシロリムス）の投与が椎間板変性の有効な治療法となる可能性を明らかにすべく、ラット椎間板変性モデルを用いた動物実験を計画した。本法は細胞自身の清浄力・治癒力を高めることで椎間板の恒常性を維持して変性の進行を抑制する、より生理的な治療法となる可能性がある。
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| 研究実績の概要 |
mTORは細胞内で複合体1（mTORC1）及び複合体2（mTORC2）を形成し、タンパク合成や細胞増殖に中心的な役割を果たしている。我々のヒト椎間板細胞実験からmTORC1の選択的な抑制が椎間板変性抑止効果を示す可能性が示唆された。
今回、ラット椎間板細胞におけるmTORC1構成体RaptorへのRNA干渉（RNAi）により50.1%-60.3%のタンパク発現抑制効果を認め、オートファジーの亢進及び細胞死・老化と細胞外基質分解の抑制が観察された。mTOR/mTORC1&mTORC2とRictor/mTORC2へのRNAiも検討したが、Raptor/mTORC1 RNAiで最も顕著な抗炎症効果が得られた。次にラット尾椎椎間板組織にmTOR/mTORC1&mTORC2 RNAi、Raptor/mTORC1 RNAi、Rictor/mTORC2 RNAiを導入したところ、各タンパクの選択的な発現抑制を認め、やはりRaptor/mTORC1 RNAiで最も顕著な抗細胞死・老化効果が得られた。さらにラット尾椎椎間板変性モデルを作成し、RNAi後に変性を惹起したところ、Raptor/mTORC1 RNAiで画像・組織学的変性度が低く、生体内椎間板変性抑止効果を有する可能性が示唆された。
並行して高精度に特定遺伝子の完全な排除が可能となるCRISPR-Cas9システムの導入を計画したところ、ヒト椎間板細胞で80%以上のタンパク発現抑制が得られた。CRISPR-Cas9ノックアウトではRNAiノックダウンと比較し、持続的なオートファジーの亢進と細胞死・細胞老化・細胞外基質分解の抑制を認め、やはりRaptor/mTORC1 CRISPR-Cas9で最も顕著であった。CRISPR-Cas9による機能解析を進めつつ、RNAiで安全な椎間板変性遺伝子治療の確立を目指し、さらに研究を進めていく。
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