ペプチド修飾による骨指向性多硫酸化糖鎖を使った新規骨粗鬆症治療の開発

• 研究課題/領域番号: 22K09328
• 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56020:整形外科学関連
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 山田 一成 岐阜大学, 大学院医学系研究科, 特任助教 (90422724)
• 研究分担者: 野澤 聡 岐阜大学, 医学部附属病院, 講師 (20771679) ; 秋山 治彦 岐阜大学, 大学院医学系研究科, 教授 (60402830)
• 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: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: コンドロイチン硫酸 / 骨粗鬆症 / drug delivery system / コンドロイチン硫酸E / 骨粗鬆症治療 / 高硫酸化糖鎖

研究開始時の研究の概要

高硫酸化バリアントであるコンドロイチン硫酸Eは骨形成促進と骨吸収抑制の両方に働くことが知られている。またヘパリンは多くの成長因子と結合する性質を持つ。これらの骨粗鬆症治療への応用が期待される。多硫酸化糖鎖を骨特異的に運搬し、骨粗鬆症を改善できないかを検討する。ペプチドはハイドロキシアパタイトに特異的に結合する性質を持つため、骨へのキャリアとして応用が可能である。本研究では、このスキームを用い、コンドロイチン硫酸や低分子へのペプチド修飾を行い、この分子を骨特異的に運搬することで骨粗鬆を改善できないか検討し、ペプチド修飾高硫酸化糖鎖の骨drug delivery systemの開発を進める。

研究実績の概要

高硫酸化糖鎖であるコンドロイチン硫酸の中でもコンドロイチン硫酸E（CS-E)は骨形成促進作用と骨吸収抑制作用をもつ．本研究ではコンドロイチン硫酸Eに骨へのキャリアを化学的修飾させることで，骨組織特異的にコンドロイチン硫酸Eを運搬させ，全身投与したコンドロイチン硫酸Eによる骨形成促進作用と骨吸収抑制作用により骨粗鬆症を改善できないかを検討している．2022年度までに同じ高硫酸化糖鎖であるヘパリンにアスパラギン酸ペプチドを修飾させたアスパラギン酸修飾（ASP8)低分子ヘパリンを作成し，FITC標識したものをマウスに皮下投与した結果，非脱灰標本で低分子ヘパリンがマウスの骨表面に運搬されていることを確認した．同様の手法で2023年度はコンドロイチン硫酸Eにアスパラギン酸修飾させることに成功した。実際骨に送達されているかを確認するため、P5マウスに皮下投与し24時間後に非脱灰切片を作成した。骨指向性ペプチドにはbiotinをC末端に結合させたものを使用しているため、非脱灰切片にavidin-Alexa568 を反応させたところ、骨特異的に発色を認めた。一方コンドロイチン硫酸Eのみ投与したものにavidin-Alexa568 を反応させても発色はみられなかった。このことからコンドロイチン硫酸Eは骨指向性ペプチドを共有結合させたことにより、骨特異的に送達されることが確認された。今後は骨粗鬆症モデルマウスを作成し，コンドロイチン硫酸Eの全身投与により骨密度の変化が起こるか調べていく予定である．

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

初年度,当初研究室で作成を予定していた骨指向性コンドロイチン硫酸Eだが，より精度の高い骨指向性のコンドロイチン硫酸Eの精製を外部業者に委託する方針としたため，当初の計画よりやや遅れをとった．現在はすでにコンドロイチン硫酸Eが使用できる状態になり，現在は順調にマウスへの試験的な投与実験も開始している段階であり，上記と判断した．

今後の研究の推進方策

骨粗鬆症モデルマウスを作成し，コンドロイチン硫酸Eの全身投与により骨密度の変化が起こるか調べていく予定である．また，実際に骨代謝への影響が確認されれば，in　vitroでコンドロイチン硫酸Eの骨代謝への影響を破骨細胞株や骨芽細胞株を用いた実験で確認してそのメカニズムを解析する方針である．