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脊索腫細胞による骨破壊メカニズムの解明と新規治療標的の探索

研究課題

研究課題/領域番号 22K09217
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56010:脳神経外科学関連
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

河合 克宏  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (00553653)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード脊索腫 / JHC7細胞 / 破骨細胞 / RANKL / 骨破壊 / マイクロCT / コルドーマ
研究開始時の研究の概要

我々が行った予備実験の結果、脊索腫細胞そのものが、骨浸潤部位において破骨細胞様のふるまいをし、酸性環境を作り出すことで骨破壊を引き起こしている可能性を見出した。本研究では、骨代謝学において蓄積のある破骨細胞研究の知見を元に、「脊索腫細胞自身が直接骨破壊を引き起こす」という仮説を検証することで、脊索腫における骨破壊の機序を解明し、それを標的とした新たな治療戦略の提言を目指す。

研究実績の概要

初年度の解析により、脊索腫浸潤部では、骨梁構造の破壊と多数の小孔を含む、分断された骨小片を認め骨密度は、腫瘍周囲のトルコ鞍底骨や斜台骨と比較して、有意に低下していた。さらに、斜台の骨小孔内に観察された脊索腫細胞集団について、それらの細胞が破骨細胞のマーカーであるTRAP陽性であり、破骨細胞が発現するタンパク質分解の1つであるCathepsinKも発現していることがわかった。これらのことは、脊索腫細胞細胞が、破骨細胞と類似した分子基盤を用いて、酸性環境を作りだし、直接骨破壊に寄与している可能性を示唆する。そこで、脊索腫検体から樹立された細胞株であるJHC7細胞をモデル細胞として、脊索腫細胞自身が破骨細胞の様な骨溶解性を示す可能性について検討した。まず初めに、JHC7細胞が脊索腫検体で見られたTRAP活性を示すのかを破骨細胞誘導因子であるRANKLの有無の条件下で検討した。その結果、JHC7細胞はRANKLの存在下において、TRAP活性を示すことがわかった。次にJHC7細胞は通常の培養環境においても、稀に破骨細胞の特徴である多核の細胞が観察されることから、JHC7細胞が細胞融合をするのかをRANKLの有無の条件下でライブセルイメージングにより検討した。その結果、JHC7細胞は細胞融合を示し、その頻度がRANKLの添加により顕著に増加することがわかった。また免疫染色法によりJHC7細胞におけるタンパク質分解酵素CathepsinKおよびCathepsinBの発現を検討したところ、JHC7細胞にCathepsinKおよびCathepsinBの発現を認め、その発現量はRANKL刺激により増加することがわかった。これらの結果は脊索腫細胞が、破骨細胞と類似した分子基盤を用いて、酸性環境を作りだし、直接骨破壊に寄与している可能性を示唆する。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

脊索腫から樹立されたJHC7細胞を用いて破骨細胞のマーカーであるTRAP、CathepsinKやCathepsinBが発現しており、これらの発現が破骨細胞誘導因子であるRANKLの刺激により増加すること、さらにJHC7細胞は破骨細胞同様に細胞融合を示し、RANKLにより細胞融合が促進することがわかった。これらの結果は、初年度に見られた脊索腫検体を用いた解析結果とも一致しており、脊索腫細胞が破骨細胞と類似した分子基盤を用いて酸性環境を作り出し、骨破壊に直接寄与する可能性を示すことができた。

今後の研究の推進方策

これまでの解析から、脊索腫細胞が破骨細胞と類似した分子基盤を用いて酸性環境を作り出し、骨破壊に直接寄与する可能性を示すことができた。このことから、次年度はこれまで破骨細胞研究に用いられてきた、細胞内カルシウム指示薬よるライブセルイメージング、細胞内酸性オルガネラの蛍光プローブを用いたイメージング、骨吸収アッセイプレートによる骨吸収アッセイなどの実験手法を脊索腫細胞に応用することで、脊索腫細胞が直接骨溶解に寄与する可能性について検証する。さらに、カルシウム動態変化、酸分泌の可能性などを破骨細胞誘導因子の有無の条件下で調べることにより、脊索腫細胞による骨破壊メカニズムを明らかにする。また、骨溶解が脊索腫細胞の増殖に与える影響についても、骨溶解に関連するサイトカインを中心に検討することで、脊索腫による骨破壊と腫瘍増大の関係についても調べる。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022

すべて 学会発表 (6件)

  • [学会発表] 石灰化軟骨バイオミメティクによる骨形成促進表面の開発2023

    • 著者名/発表者名
      河合克宏, 黒田有希子, 松尾光一
    • 学会等名
      第41回日本骨代謝学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 皮質骨を挟んで向かい合った骨芽細胞と破骨細胞の「トランスペアリング」により長 管骨は周囲の臓器形態 に適合する2023

    • 著者名/発表者名
      黒田有希子, 河合克宏, 依田昌樹, 舘沼元春, 百生敦, 松尾光一
    • 学会等名
      第41回日本骨代謝学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 骨芽細胞キラリティを反映する頭蓋冠と腓骨の微細形態2023

    • 著者名/発表者名
      松尾 光一, 宇佐美 心手, 田口 育武, 宮本 諭, 黒田 有希子, 野路 しのぶ, 百生 敦, 吉田 光輝, 尾上 弘晃, 河合 克宏
    • 学会等名
      第41回日本骨代謝学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋肉の発達に応答した皮質骨 形態変化は「内向きトランスペアリング 」に よって生み出される2022

    • 著者名/発表者名
      黒田有希子, 河合克宏, 依田昌樹, 百生敦, 松尾光一
    • 学会等名
      第 42 回日本骨形態計測学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 破骨細胞誘導因子による脊索腫細胞の破骨細胞様変化2022

    • 著者名/発表者名
      河合克宏, 黒田有希子, 松尾光一
    • 学会等名
      第40回日本骨代謝学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ホモキラルな骨芽細胞が左右対称な骨格を形作る2022

    • 著者名/発表者名
      松尾光一, 宇佐美心手, 田口育武, 宮本諭, 河合克宏, 黒田有希子
    • 学会等名
      第40回日本骨代謝学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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