前駆細胞からの軟骨分化誘導実験系での網羅的遺伝子発現解析と、その組織修復への応用

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16390436
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 脇谷 滋之 大阪市立大学, 大学院医学研究科, 講師 (70243243)
• 研究分担者: 清水 富永 信州大学, 医学部, 講師 (40283270) ; 高橋 淳 信州大学, 医学部付属病院, 助手 (60345741)
• キーワード: 軟骨分化促進 / 転写因子 / 遺伝子解析

研究概要

軟骨前駆細胞から軟骨細胞への分化を促進する因子を同定するため、軟骨分化過程において強く発現する遺伝子を検索した。
ラット胎児筋肉由来間葉系細胞を採取し、diffusion chamberに入れ、その上下を0.45μmの穴が開いたニトロセルロース膜で上下を閉じた。この状態はでは細胞は出入りはないが、栄養の行き来は可能であるために、細胞は生存する。そのchamberをラットの皮下に移植する。あらかじめchamber内に骨形成蛋白(BMP)-2を添加すると軟骨が形成されるが、BMP-2無しだと軟骨は出来ない。この実験系での遺伝子発現をDNA chipで網羅的にしかも経時的に解析し、BMP投与群で非投与群に比べて早期から発現の高い遺伝子を選択した。それらの中から発現の高い順に転写因子を20個選び出した。
軟骨に分化するATDC5細胞に、それら20の転写因子のsiRNAを導入することによりこれらの転写因子の発現を抑制して、軟骨マーカーであるアグリカンの発現を低下させる作用の強い遺伝子を調べた。アグリカンの発現が強く抑えられる転写因子が軟骨基質発現に強く関与すると考えられる。
アグリカンの発現低下は15個の転写因子で認められた。これらは軟骨分化に大きく作用しているため、阻害するとアグリカンの発現が低下したと考えられた。今後、これらの遺伝子を強制発現させたときの軟骨分化促進作用の有無、あるいはそれらの転写因子が軟骨分化促進する細胞内情報伝達系を明らかにする予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Co-ordinate expression of BMP-2, BMP receptors and Noggin in normal mouse spine. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Y, Nakaya H, Saito N, Wakitani S
  • 雑誌名: J Clinical Neuroscience 13 ページ: 250-256
• [雑誌論文] Gene expression in synovium of patients with osteoarthritis using random sequencing method.
  • 著者名/発表者名: Okabe T, Ohmori Y, Tanigami A, Hishigaki H, Suzuki Y, Sugano S, Kawaguchi A, Nakaya H, Wakitani S
  • 雑誌名: Acta Orthop In press
• [雑誌論文] Repair of articular cartilage defects in the patello-femoral joint with autologous bone marrow mesenchymal cell transplantation : three case reports involving 9 defects in 5 knees.
  • 著者名/発表者名: Wakitani S, Nawata M, Tensho K, Okabe Y, Machida H, Ohgushi H
  • 雑誌名: J Tissue Engineering Regenerative Medicine In press
• [図書] Bone marrow transplantation (2006)
  • 著者名/発表者名: Wakitani S, Ohgushi H, Machida H, Nakaya H, Murakami N, Yamasaki H, Kato H, Kawaguchi A, Okabe T, Tensho K
  • 総ページ数: 97-108
  • 出版者: Autologous culture expanded bone marrow stromal cell transplantation for cartilage repair.