造血細胞から破骨細胞への分化転換のメカニズム

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: 多方向かつ段階的に進行する細胞分化における運命決定メカニズムの解明
• 研究課題/領域番号: 22118007
• 研究機関: 独立行政法人国立長寿医療研究センター
• 研究代表者: 池田 恭治 独立行政法人国立長寿医療研究センター, 運動器疾患研究部, 部長 (00222878)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 破骨細胞 / 分化 / RANKL / 細胞周期

研究実績の概要

細胞周期のリポーターであるFucciを発現するダブルトランスジェニックマウスから骨髄細胞を調製して、破骨細胞形成に至る過程を動画撮影した。分化前半の４８時間まではＳ期の緑色の細胞が周期的に増加し、後半の４８時間以後はＧ１期にあると思われる赤色の細胞が急激に増加するのが観察された。これらの細胞が融合して多核の破骨細胞が形成されると同時に核の赤色がより鮮明に濃くなるのが観察され細胞周期から逸脱してＧ０期に入ったものと想定された。FACS解析によって赤色の単核細胞を選別すると、NFATc1、PGC-1beta、cathepsin Kなどの破骨細胞マーカー遺伝子の発現が、緑の細胞や無色の細胞より高いことが確認された。
破骨細胞分化に必須のサイトカインであるRANKLのin vivoでの発現細胞を解析したところ、骨細胞より骨芽細胞で高いことを確認した。一方、OPGの発現は骨芽細胞より骨細胞で高かった。RANKLを骨芽細胞系列でノックアウトしたマウスの解析において、ドキシサイクリンの投与を停止することにより６週齢以降から、主として骨芽細胞においてRANKL発現を抑えた場合でも、骨吸収マーカーの低下と骨量の増加が観察されたことから、RANKLの主な産生源は骨芽細胞であると結論づけた。

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

骨髄の造血細胞でFucciを発現するダブルトランスジェニックマウスを利用して、細胞周期と分化との関係を個々の細胞レベルで解析することがはじめてできた。また、自ら開発したRANKL floxマウスを用いて、in vivoでのRANKLの主要な産生細胞を同定することができた。

今後の研究の推進方策

破骨細胞分化の前半における盛んな細胞分裂と終末分化との関係についてさらに解析を深める。破骨細胞が分泌する因子を解析することによって、分化した破骨細胞が発信するシグナル分子とその意義について知見を深める。

研究成果

• [雑誌論文] Metabolic regulation of osteoclast differentiation and function (2013)
  • 著者名/発表者名: Indo Y, Takeshita S, Ishii K, Hoshii T, Aburatani H, Hirao A, Ikeda K
  • 雑誌名: J Bone Miner Res 巻: 28 ページ: 2392-2399
  • DOI: 10.1002/jbmr.1976
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Osteoclast-secreted Cthrc1 in the coupling of bone resorption to formation (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshita S, Fumoto T, Matsuoka K, Park K, Aburatani H, Kato S, Ito M, Ikeda K
  • 雑誌名: J Clin Invest 巻: 123 ページ: 3914-3924
  • DOI: 10.1172/JCI69493
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bone-buried osteocytes regulate primary lymphoid organs and fat metabolism (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato M, Asada N, Kawano Y, Minagawa K, Kawano H, Wakahashi K, Sada A, Ikeda K, Matsui T, Katayama Y
  • 雑誌名: Cell Metab 巻: 18 ページ: 749-758
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2013.09.014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Matrix-embedded osteocytes regulate mobilization of hematopoietic stem/progenitor cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Asada N, Katayama Y, Sato M, Minagawa K, Wakahashi K, Kawano H, Kawano Y, Sada A, Ikeda K, Matsui T, Tanimoto M
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 12 ページ: 737-747
  • DOI: 10.1016/c.stem.2013.05.001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Osteoclast-secreted complement component 3a stimulates osteoblast differentiation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka K, Ito M, Ikeda K, Takeshita S
  • 学会等名: The 35th Annual Meeting of the American Society for Bone & Mineral Research
  • 発表場所: ボルチモア、アメリカ
  • 年月日: 2013-10-06
• [学会発表] Integrin αv in the Mechanical Response of Osteoblast Lineage Cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kaneko K, Ito M, Lacy-Hulbert A, Ikeda K
  • 学会等名: The 35th Annual Meeting of the American Society for Bone & Mineral Research
  • 発表場所: ボルチモア、アメリカ
  • 年月日: 2013-10-06
• [学会発表] Metabolic Adaptation during Osteoclastogenesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Indo Y, Takeshita S, Aburatani H, Ikeda K
  • 学会等名: The 35th Annual Meeting of the American Society for Bone & Mineral Research
  • 発表場所: ボルチモア、アメリカ
  • 年月日: 2013-10-06
• [学会発表] Osteoblastic and T Cell-derived RANKL in Bone Remodeling and Modeling (2013)
  • 著者名/発表者名: Fumoto T, Takeshita S, Ito M, Ikeda K
  • 学会等名: The 35th Annual Meeting of the American Society for Bone & Mineral Research
  • 発表場所: ボルチモア、アメリカ
  • 年月日: 2013-10-05
• [学会発表] Integrin v and mechano signal transduction in osteoblast lineage cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kaneko K, Ito M, lacey-Hulbert A, Ikeda K
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2013-09-11
• [学会発表] 骨リモデリングの制御機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田恭治
  • 学会等名: 第57回日本リウマチ学会学術集会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2013-04-19
  • 招待講演