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2015 年度 実績報告書

脂質代謝とSIK3による軟骨形成・分化の新しい制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15H02561
研究機関京都大学

研究代表者

妻木 範行  京都大学, iPS細胞研究所, 教授 (50303938)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード軟骨細胞 / SIK3 / ノックアウトマウス / 関節軟骨
研究実績の概要

1)脂質代謝による軟骨形成・分化制御の解明
Dox-iChon細胞にshRNAライブラリーを導入して遺伝子ノックダウンを行い、軟骨形質を失うshRNAを同定した。このshRNAに相当する遺伝子は、脂質代謝に関連することが知られている因子をコードしている。マウス初代軟骨細胞を用いて、この遺伝子のsiRNAを用いて軟骨表現型が失われることを確認した。
2)SIK3による軟骨形成・分化制御の研究については、タモキシフェン投与下に生後の関節軟骨特異的にSIK3を欠失するCol11a2-CreER; SIK3flox/flox マウス(SIK3 cKO)を作り、「軟骨細胞特異的なSik3の欠失は関節軟骨の厚みを増大させる」ことを見出した。
2週齢のCol11a2-CreER; Sik3flox/flox; Rosa26-Stopflox-EYFP (Tam-cKO)マウスとCol11a2-CreER; Sik3flox/+; Rosa26-Stopflox-EYFP (Tam-control)マウスにtamoxifenを腹腔内投与した。このマウスでは、Sik3が欠失した軟骨細胞においてYFPの発現がスタートする。その発現は維持されるため、YFPの発現を追うことで軟骨細胞の分化過程を追跡できる。Tamoxifen投与2週間後に、膝関節の成長軟骨、関節軟骨を組織学的に評価した。また7週齢のCol11a2-CreER; Sik3flox/floxマウス(Sik3D/D)とSik3flox/floxマウス(Sik3f/f)にtamoxifenを投与し、8週後に膝関節の成長軟骨、関節軟骨における組織解析を行った。
【結果】Tam-cKOマウスは、Tam-controlマウスに比べて関節軟骨、非石灰化関節軟骨、成長軟骨の幅が有意に増加した。YFPとX型コラーゲンに対する免疫染色の結果、Sik3が欠失したYFP陽性の軟骨細胞はX型コラーゲンを発現しないことが判明した。またSik3D/DマウスはSik3f/fマウスに比べて関節軟骨、成長軟骨の幅が有意に増加した。

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

ライブラリースクリーニングにより、軟骨細胞形質維持に関わる因子の候補を得た。
SIK3が変形性関節症治療のターゲット分子であり、SIK3の阻害剤が変形性関節症の治療薬のリード化合物になりうることを発見し、報告した(Yahara, Y., Takemori, H., Okada, M., Kosai, A., Yamashita, A., Kobayashi, T., Fujita, K., Itoh, Y., Nakamura, M., Fuchino, H., et al. (2016). Pterosin B prevents chondrocyte hypertrophy and osteoarthritis in mice by inhibiting Sik3. Nat Commun 7, 10959.)。

今後の研究の推進方策

スクリーニングによって得られた、軟骨細胞分化に関わる因子の機能解析を行う。また、FGFR3軟骨形成異常症の疾患iPS細胞モデルの表現型をスタチンが改善させる機序を調べる。
SIK3が軟骨細胞の形質をどのように制御しているかを、分子レベルで詳しく解析する。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 9件) 図書 (6件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Pterosin B prevents chondrocyte hypertrophy and osteoarthritis in mice by inhibiting Sik32016

    • 著者名/発表者名
      Yasuhito Yahara, Hiroshi Takemori, Minoru Okada, Azuma Kosai, Akihiro Yamashita, Tomohito Kobayashi, Kaori Fujita, Yumi Itoh, Masahiro Nakamura, Hiroyuki Fuchino, Nobuo Kawahara, Naoshi Fukui, Akira Watanabe, Tomoatsu Kimura and Noriyuki Tsumaki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 7 ページ: 1-18

    • DOI

      10.1038/ncomms10959

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] iPS細胞モデルによる骨系統疾患の病態解明と創薬2016

    • 著者名/発表者名
      妻木範行
    • 学会等名
      第15回日本再生医療学会総会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-03-17 – 2016-03-19
  • [学会発表] 骨系統疾患の疾患iPS細胞モデルと創薬2016

    • 著者名/発表者名
      妻木範行
    • 学会等名
      理研シンポジウム第3回創薬ワークショップ
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2016-03-03
    • 招待講演
  • [学会発表] 「iPS細胞を活用し身近な薬から創薬、可能性は」2016

    • 著者名/発表者名
      妻木範行
    • 学会等名
      外交団セミナー「日本のiPS細胞、その最前線」
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-02-29
    • 招待講演
  • [学会発表] Use of cell reprogramming technologies in research on cartilage diseases2016

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki Tsumaki
    • 学会等名
      The Croucher Foundation Advanced Study Institute (ASI)
    • 発表場所
      Hong Kong
    • 年月日
      2016-01-11 – 2016-01-13
    • 招待講演
  • [学会発表] FGFR3 軟骨形成異常症と疾患iPS 細胞モデル研究2015

    • 著者名/発表者名
      妻木範行
    • 学会等名
      第26回日本小児整形外科学会学術集会
    • 発表場所
      岐阜
    • 年月日
      2015-12-04
    • 招待講演
  • [学会発表] 疾患特異的iPS細胞モデルを用いた軟骨形成に対するIGF1の効果の検討2015

    • 著者名/発表者名
      木村武司
    • 学会等名
      第27回日本小児整形外科学会骨系統疾患研究会
    • 発表場所
      岐阜
    • 年月日
      2015-12-04
  • [学会発表] iPS細胞モデルによる骨系統疾患の病態解明と創薬2015

    • 著者名/発表者名
      妻木範行
    • 学会等名
      CBI学会2015
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-10-27
    • 招待講演
  • [学会発表] 変形性関節症におけるSIK3の役割の解析2015

    • 著者名/発表者名
      箭原康人
    • 学会等名
      第16回運動器科学研究会
    • 発表場所
      鹿児島
    • 年月日
      2015-09-11
  • [学会発表] Statins in Achondroplasia Treatment2015

    • 著者名/発表者名
      Noriyuki Tsumaki
    • 学会等名
      12th ISDS MEETING ISTANBUL 2015
    • 発表場所
      Istanbul,Turkey
    • 年月日
      2015-07-29
    • 招待講演
  • [学会発表] 第22回HAB研究機構学術年会2015

    • 著者名/発表者名
      妻木範行
    • 学会等名
      骨系統疾患由来iPS細胞を用いた創薬研究
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-06-26
    • 招待講演
  • [学会発表] iPS細胞モデルによる骨系統疾患の病態解明と創薬2015

    • 著者名/発表者名
      妻木範行
    • 学会等名
      第2回大阪骨関節コロキウム
    • 発表場所
      大阪府
    • 年月日
      2015-06-01
    • 招待講演
  • [学会発表] iPS細胞を使った軟骨疾患の新しい研究方法2015

    • 著者名/発表者名
      妻木範行
    • 学会等名
      第31回つくしんぼ総会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2015-04-29
  • [学会発表] iPS 細胞モデル研究による骨系統疾患の病態解明と創薬2015

    • 著者名/発表者名
      妻木範行
    • 学会等名
      第118回 日本小児科学会学術集会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2015-04-17
    • 招待講演
  • [図書] 月刊細胞2016

    • 著者名/発表者名
      妻木範行
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      ニュー・サイエンス社
  • [図書] 実験医学,第34巻第4号2016

    • 著者名/発表者名
      妻木範行
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      羊土社
  • [図書] 腎と骨代謝 第28巻第3号2015

    • 著者名/発表者名
      妻木範行、山下晃弘、岡田稔
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      日本メディカルセンター
  • [図書] 整形・災害外科Vol.582015

    • 著者名/発表者名
      妻木範行
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      金原出版
  • [図書] 日本医師会雑誌第144巻 特別号(1)2015

    • 著者名/発表者名
      妻木範行、箭原康人
    • 総ページ数
      3
    • 出版者
      日本医師会
  • [図書] O.li.v.e-骨代謝と生活習慣病の関連-第5巻第3号2015

    • 著者名/発表者名
      妻木範行
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      メディカルレビュー社
  • [備考] 植物由来成分であるプテロシンBはSIK3を阻害し変形性関節症の治療薬開発のリード化合物となる。

    • URL

      http://www.cira.kyoto-u.ac.jp/j/newslist/news/160325-100000.html

  • [産業財産権] 新規軟骨細胞誘導方法2016

    • 発明者名
      妻木範行
    • 権利者名
      妻木範行
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2016/054917
    • 出願年月日
      2016-02-19

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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