変形性膝関節症における分子シャペロンの機能解析および治療への応用

• 研究課題/領域番号: 22K16744
• 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: 熊本大学
• 研究代表者: 久永 哲 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 特任助教 (30827308)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2023年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 変形性膝関節症 / 小胞体ストレス / 軟骨細胞

研究開始時の研究の概要

本研究では、変形性膝関節症患者より採取した関節軟骨において、タンパクの折り畳みに重要な役割を果たす分子シャペロン群の遺伝子発現の解析を行う。また軟骨細胞およびラット変形性膝関節症モデルに対して、軟骨基質の折り畳みを補助する化学シャペロンを投与することで、軟骨基質の分泌が改善し軟骨変性が抑制できるかを検討する。

研究成果の概要

変形性膝関節症患者の軟骨では、分子シャペロン関連の遺伝子の増加が確認されており、シングルセルRNAシーケンシングでは、正常軟骨に近いClusterの中に細胞の恒常性維持関与している軟骨細胞群が同定され、その領域でシャペロンを含む小胞体ストレス関連遺伝子が上昇していた。 さらに細胞系譜解析を行うと正常軟骨からOA軟骨に進展していく過程において、小胞体ストレス関連遺伝子が上昇している細胞群を認め、同細胞群では、COL2Aの発現が低下していた。つまり正常軟骨からOA軟骨に移行する過程で、タンパク折りたたみ機能が低下し、細胞外基質産生能の低下を引き起こしており、OA進行の一因であることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

変形性関節症は高齢者の健康寿命の延伸を阻害する代表的な運動器疾患である。軟骨破壊の進行を抑制する原因療法の開発が急務となっており、そのためには軟骨変性病態の分子メカニズムの解明による治療標的分子の同定が不可欠である。今回正常軟骨が変性する過程で小胞体に負荷がかかり、病態進行の一因となっている可能性が示唆された。今後その過程での薬剤による小胞体の負荷の軽減により進行予防が期待できる可能性がある。