破骨細胞の骨吸収能を制御するRANKLシグナルとSHP-1の機能解析

2005 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 16390530
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能系基礎歯科学
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 青木 和広 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助手 (40272603)
• 研究分担者: 春宮 覚 東京医科歯科大学, 歯学部, 教務職員 (50301792) ; 下川 仁彌太 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教授 (80014257) ; 中川 敦史 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (20188890) ; 石黒 正路 (財)サントリー生物有機科学研究所, 部長研究員 (10280687)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• キーワード: 炎症・免疫 / 破骨細胞 / SHP-1 / 3次元形状計測 / プロテオーム解析 / アゴニスト設計 / 骨吸収能力評価 / evaluation for osteoclast function

研究概要

脱リン酸化酵素であるSHP-1の酵素活性低下は破骨細胞が骨を吸収する能力を著しく高める。このことは、SHP-1が破骨細胞機能発現において負の制御を司っていることを示唆する。我々はSHP-1の結合タンパクを同定することにより、その結合タンパクとの相互作用を強めるアゴニスト設計により破骨細胞機能を抑制する薬剤の開発を行おうと計画した。すでに293T細胞内にSHP-1を含むコンストラクトをトランスフェクションし、SHP-1の結合タンパクをMALDI-TOFを用いて同定してきた。同定したタンパクは、La binding protein,ribosome protein L4,protein tyrosine phosphatase 1c,KRT19であった。ところが同定したと思っていたこれらのタンパク質は結局SHP-1のフラグメントもしくは非特異的な結合タンパクであることが分かり、次のsiRNAを用いたスクリーニングまで及ばず、しかるにSHP-1のアゴニスト設計には至らなかった。SH2ドメインを欠失したコンストラクトや酵素活性部位に点変異があり酵素活性のなくなるSHP-1コンストラクト、さらにはSH2ドメインを一つだけ欠失したコンストラクト、さらには酵素活性部位のみを発現するコンストラクトなどを用いてとGST融合タンパクを作成し、骨髄細胞系の細胞株であるRAW264.7細胞株に導入しGSTプルダウン法で特異的な結合タンパクを解析したが、この方法を用いてもSHP-1結合タンパクは同定できなかった。しかしながら、今回スクリーニングをするための備品として購入した3次元表面形状測定装置を用いて破骨細胞機能の定量解析法が確立されたことは特記すべきことである。今まで骨が吸収された面積のみを指標としてきた破骨細胞機能の評価に革命的な変革をもたらすことになった。すでにNature Medicine, Journal of Clinical Investigationなど4本の論文がこの機械により計測した結果を掲載している。面積だけでは評価しきれない骨吸収能を深さ方向まで定量できるこの装置は、今後の薬物開発において力強い武器となると思われる。

研究成果

• [雑誌論文] A TNF receptor loop peptide mimic blocks RANK ligand-induced signaling, bone resorption, and bone loss (2006)
  • 著者名/発表者名: Aoki K et al.
  • 雑誌名: Journal of Clinical Investigation 116(6) ページ: 1525-1534
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Regulation of osteoclast differentiation and function by the CaMK-CREB pathway. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sato K et al.
  • 雑誌名: Nature Medicine 12(12) ページ: 1410-1416
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Bovine deciduous dentine is more susceptible to osteoclastic resorption than permanent dentine : results of quantitative analyses. (2006)
  • 著者名/発表者名: Varghese BJ, Aoki K et al.
  • 雑誌名: Journal of Bone and Mineral Metabolism. 24(3) ページ: 248-254
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Three-Dimensional Measurements of Bone Resorption Lacunae Reveal Inhibition of Osteoclast Activity by TNF-α Antagonist In Vitro. (2006)
  • 著者名/発表者名: Satito H et al.
  • 雑誌名: Dentistry in Japan. 42 ページ: 35-37
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Amelioration of bone loss in collagen-induced arthritis by neutralizing anti-RANKL monoclonal antibody. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kamijo S et al.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications. 347(1) ページ: 124-132
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A tumor necrosis factor-α antagonist inhibits inflammatory bone resorption induced by Porphyromonas gingivalis infection in mice. (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Y, Aoki K et al.
  • 雑誌名: Journal of Periodontal Research 41(2) ページ: 81-91
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Regional distinctions in cortical bone mineral density measured by pQCT can predict alterations in material property at the tibial diaphysis of the Cynomolgus monkey. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nonaka K et al.
  • 雑誌名: Bone 38(2) ページ: 265-272
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A TNF receptor loop peptide mimic blocks RANK ligand-induced signaling, bone resorption, and bone loss. (2006)
  • 著者名/発表者名: Aoki K, Saito H, Itzstein C, Ishiguro M, Shibata T, Blanque R, Mian AH, Takahashi M, Suzuki Y, Yoshimatsu M, Yamaguchi A, Deprez P, Mollat P, Murali R, Ohya K, Horne WC, Baron R.
  • 雑誌名: The Journal of Clinical Investigation. 116(6) ページ: 1525-1534
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Regional distinctions in cortical bone mineral density measured by pQCT can predict alterations in material property at the tibial diaphysis of the Cynomolgus monkey. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nonaka K, Fukuda S, Aoki K, Yoshida T, Ohya K.
  • 雑誌名: Bone. 38(2) ページ: 265-272
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A tumor necrosis factor-α antagonist inhibits inflammatory bone resorption induced by Porphyromonas gingivalis infection in mice. (2006)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Y, Aoki K, Saito H, Umeda M, Nitta H, Baron R, Ohya K.
  • 雑誌名: Journal of Periodontal Research. 41(2) ページ: 81-91
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Three-Dimensional Measurements of Bone Resorption Lacunae Reveal Inhibition of Osteoclast Activity by TNF-α Antagonist In Vitro. (2006)
  • 著者名/発表者名: Saito H, Soysa N, Alles N, Aoki K, Ohya K.
  • 雑誌名: Dentistry in Japan. 42 ページ: 35-37
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Bovine deciduous dentine is more susceptible to osteoclasic resorption than permanent dentine : results of quantitative analyses. (2006)
  • 著者名/発表者名: Varghese BJ, Aoki K, Shimokawa H, Ohya K, Takagi Y.
  • 雑誌名: Journal of Bone and Mineral Metabolism. 24(3) ページ: 248-254
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Amelioration of bone loss in collagen-induced arthritis by neutralizing anti-RANKL monoclonal antibody. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kamijo S, Nakajima A, Ikeda K, Aoki K, Ohya K, Akiba H, Yagita H, Okumura K.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications. 347(1) ページ: 124-132
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Regulation of osteoclast differentiation and function by the CaMK-CREB pathway. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sato K, Suematsu A, Nakashima T, Takemoto-Kimura S, Aoki K, Morishita Y, Asahara H, Ohya K, Yamaguchi A, Takai T, Kodama T, Chatila TA, Bito H, Takayanagi H.
  • 雑誌名: Nature Medicine 12(12) ページ: 1410-1416
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Subcutaneous Injections of a TNF-α Antagonistic Peptide Inhibit Both Inflammation and Bone Resorption in Collagen-Induced Murine Arthritis. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kojima T, Aoki K et al.
  • 雑誌名: Journal of Dental and Medical Sciences. 52(1): ページ: 91-99
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Inhibition of RANKL-induced Osteoclastogenesis by (-)-DHMEQ, a Novel NF-kB Inhibitor, Through Downregulation of NFATcl. (2005)
  • 著者名/発表者名: Takatsuna H et al.
  • 雑誌名: Journal of Bone and Mineral Research. 20(4) ページ: 653-662
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Effectiveness of Extracted-teeth as Bone Substitute : Application to Parietal Bone Defects in Rabbits. (2005)
  • 著者名/発表者名: Tint K et al.
  • 雑誌名: Journal of Oral Tissue Engineering. 3(1) ページ: 7-16
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 関節リウマチの最新動向-RANK/RANKLシグナル伝達阻害剤 (2005)
  • 著者名/発表者名: 青木和広, 大谷啓一
  • 雑誌名: 日本臨床 63(9) ページ: 1620-1626
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Subcutaneous Injections of a TNF-α Antagonistic Peptide Inhibit Both Inflammation and Bone Resorption in Collagen-Induced Murine Arthritis. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kojima T, Aoki K, Nonaka K, Saito H, Azuma M, Iwai, Varghese BJ, Yoshimasu H, Baron R, Ohya K, Amagasa T.
  • 雑誌名: Journal of Dental and Medical Sciences. 52(1) ページ: 91-99
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Inhibition of RANKL-induced Osteoclastogenesis by (-)-DHMEQ, a Novel NF-kB Inhibitor, Through Downregulation of NFATc1. (2005)
  • 著者名/発表者名: Takatsuna H, Asagiri M, Kubota T, Oka K, Osada T, Sugiyama C, Saito H, Aoki K, Ohya K, Takayanagi H, Umezawa K.
  • 雑誌名: Journal of Bone and Mineral Research. 20(4) ページ: 653-662
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Effectiveness of Extracted-teeth as Bone Substitute : Application to Parietal Bone Defects in Rabbits. (2005)
  • 著者名/発表者名: Tint K, Kondo H, Kuroda S, Fujimori T, Aoki K, Ohya K, Kasugai S.
  • 雑誌名: Journal of Oral Tissue Engineering. 3(1) ページ: 7-16
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] RANKL/RANK signaling-inhibitor (2005)
  • 著者名/発表者名: K Aoki, K.Ohya
  • 雑誌名: Nippon Rinshou(Japanese Review article) 63(9) ページ: 1620-1626
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The deficiency of immunoregulatory receptor PD-1 causes mild osteopetrosis. (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Nagahama, K.Aoki et al.
  • 雑誌名: Bone 35: ページ: 1059-1068
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Appearance of electron-dense segments : indication of possible conformation changes of pre-mineralizing collagen fibrils in the osteoid rat bones. (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Asawa, K.Aoki et al.
  • 雑誌名: Journal of Electron Microscopy 53(4): ページ: 423-433
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Selective inhibition of NF-κB blocks osteoclastogenesis and prevents inflammatory bone destruction in vivo. (2004)
  • 著者名/発表者名: E.Jimi, K.Aoki et al.
  • 雑誌名: Nature Medicine 10 ページ: 617-624
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 免疫細胞の骨代謝への関与 (2004)
  • 著者名/発表者名: 青木和広, 大谷啓一, 長濱浩平
  • 雑誌名: 整形・災害外科 47(6) ページ: 722-723
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Selective inhibition of NF-κB blocks osteoclastogenesis and prevents inflammatory bone destruction in vivo. (2004)
  • 著者名/発表者名: E.Jimi, K.Aoki, H.Saito, F.D'Acquisto, M.J.May, I.Nakamura, T.Sudo, T.Kojima, F.Okamoto, H.Fukushima, K.Okabe, K.Ohya, S.Ghosh
  • 雑誌名: Nature Medicine 10 ページ: 617-624
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The deficiency of immunoregulatory receptor PD-1 causes mild osteopetrosis. (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Nagahama, K.Aoki, K.Nonaka, H.Saito, M.Takahashi, B.J.Varghese, H.Shimokawa, M.Azuma, K.Ohya, K.Ohyama
  • 雑誌名: Bone 35 ページ: 1059-1068
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Appearance of electron-dense segments : indication of possible conformation changes of pre-mineralizing collagen fibrils in the osteoid rat bones. (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Asawa, K.Aoki, K.Ohya, H.Ohshima, Y.Takano
  • 雑誌名: Journal of Electron Microscopy 53(4) ページ: 423-433
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Involvement of immune cells in the bone metabolism. (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Aoki, K.Ohya, K.Nagahama
  • 雑誌名: Orhtopaedic Surgery and Traumatology(Japanese Review article) 47(6) ページ: 722-723
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A Tumor Necrosis Factor Receptor Loop Peptide Mimic Inhibits Bone Destruction to the Same Extent as Anti-Tumor Necrosis Factor Monoclonal Antibody in Murine Collagen-Induced Arthritis.
  • 著者名/発表者名: Satito H et al.
  • 雑誌名: Arthritis and Rheumatism (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Structure-base designed anti-TNFα peptide inhibits bone destruction in a same extent as anti-TNF monoclonal antibody in murine collagen-induced arthritis.
  • 著者名/発表者名: Saito H, Kojima T, Takahashi M, Horne WC, Baron R, Amagasa T, Ohya K, Aoki K.
  • 雑誌名: Arthritis and Rheumatism (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より