早期変形性関節症の関節軟骨破壊機構解析とそれに基づく診断・治療法開発の基礎研究

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H05454
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 岡田 保典 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 客員教授 (00115221)
• 研究分担者: 石島 旨章 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (70365576) ; 平澤 恵理 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (50245718) ; 下田 将之 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (70383734)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: ADAMTS / HYBID / 変形性関節症 / 関節軟骨破壊機構

研究実績の概要

①ADAMTS4/5（a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motifs 4 and 5）活性阻害性ヒト型抗体の開発：ヒト型抗体ライブラリーから、ADAMTS4とADAMTS5の両方に反応しアグリカン分解活性を阻害する抗体を得た。本抗体はADAMTS4活性を完全に阻害し、ADAMTS5活性を部分的に阻害し、これら酵素に対するKD 値は11.7 nMと1.46 nMであった。本抗体はIL-1刺激した変形性関節症関節軟骨細胞由来アグリカナーゼ活性を濃度依存的に阻害し、EC50は5.4 nMであった。本抗体は変形性関節症関節軟骨破壊抑制剤として有用と期待される。②HYBID（Hyaluronan binding protein involved in HA depolymerization）遺伝子欠損マウスの開発と表現系解析：ヒアルロン酸分解に中心的な働きをするHYBID遺伝子の生体内での機能解析のため、Cre/loxPシステムを用いて同遺伝子を全身で欠損するマウスを作製した。野生型マウスではHYBID遺伝子は長管骨と脳で高発現しており、骨端板の軟骨―骨結合部位の肥大軟骨細胞で発現していた。HYBID欠損マウスでは、四肢の長管骨に短縮がみられ、生後1-4週の時点において骨端板の肥大軟骨層の延長、同部における高分子ヒアルロン酸の貯留、肥大軟骨層の軟骨―骨結合部位での血管新生と破骨細胞数の減少が認められた。In vitroの実験により、高分子ヒアルロン酸はVEGF刺激された血管内皮細胞の増殖とチューブ形成を抑制することを証明した。これらのデータから、HYBIDは発育時に骨端部肥大軟骨細胞で発現し、高分子ヒアルロン酸分解により血管新生と破骨細胞動員を促進して内軟骨性骨化に働いていることが示された。

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

平成28年度交付申請で提案した研究課題のうち、①ADAMTS4/5アグリカナーゼ活性阻害性ヒト型抗体の開発、②HYBID遺伝子ノックアウトマウスの開発と表現系解析、の2研究課題については論文として発表することができ、全体としての研究進捗状況は順調である。OA関節軟骨におけるHYBIDの発現と機能解析研究については、一部を残して大部分の実験が終了しており、平成29年度には論文として発表する予定である。また、早期OAの画像診断法開発研究については、第一報の論文を投稿しており、現在論文のリバイス中である。

今後の研究の推進方策

本研究においては、早期OAの病態解明と早期OAの診断・治療法開発を目的としている。早期OA病態解析研究に関しては、OA関節軟骨破壊の早期病態の中心をなすヒアルロン酸-アグリカンネットワーク分解に着目して、特に最近我々が見出したHYBIDのヒアルロン酸分解における役割解析を飛躍的に推進するともに、アグリカン分解酵素であるADAMTS4/5の役割解析を今後も進める。また、早期膝関節OAの画像による新規診断法の開発研究を推進する。

研究成果

• [雑誌論文] Distribution and function of hyaluronan binding protein involved in hyaluronan depolymerization (HYBID, KIAA1199) in the mouse central nervous system. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshino Y., Ishisaka M., Tsuruma K., Shimazawa M., Yoshida H., Inoue S., Shimoda M., Okada Y. and Hara H.
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 347 ページ: 1 - 10
  • DOI: doi.org/10.1016/j.neuroscience.2017.01.049
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hyaluronan binding protein involved in hyaluronan depolymerization controls endothelial ossification through hyaluronan metabolism. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimoda M., Yoshida H., Mizuno S., Hirozane T., Horiuchi K., Yoshino Y., Hara H., Kanai Y., Inoue S., Ishijima M. and Okada Y.
  • 雑誌名: Am J Pathol 巻: 187 ページ: 1162-1176
  • DOI: 10.1016/j.ajpath.2017.01.005
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of human antibody to ADAMTS4 (aggrecanase-1) and ADAMTS5 (aggrecanase-2). (2016)
  • 著者名/発表者名: Shiraishi A., Mochizuki S., Miyakoshi A., Kojoh K. and Okada Y.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 469 ページ: 114-124
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.11.072
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Epithelial cell-derived a disintegrin and metalloproteinase-17 confers resistance to colonic inflammation through EGFR activation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shimoda M., Horiuchi K., Sasaki A., Tsukamoto T., Okabayashi K., Hasegawa H., Kitagawa Y. and Okada Y.
  • 雑誌名: EBioMedicine 巻: 5 ページ: 114-124
  • DOI: 10.1016/j.ebiom.2016.02.007
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Osteoarthritis as a cause of locomotive syndrome: Its influence on functional mobility and activities of daily living. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishijima M., Kaneko H., Hada S., Kinoshita M., Sadatsuki R., Liu L., Shimura Y., Arita H., Shiozawa J., Yusup A., Futami I., Sakamoto Y., Ishibashi M., Machida S., Naito H., Arikawa-Hirasawa E., Hamada C., Saita Y., Takazawa Y., Ikeda H., Okada Y. and Kaneko K
  • 雑誌名: Clinic Rev Bone Miner Metab 巻: 14 ページ: 77-104
  • DOI: 10.1007/s12018-016-9212-6
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 関節軟骨と滑膜の再生能概論。 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡田保典
  • 学会等名: 第31回日本臨床リウマチ学会。
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2016-10-29
  • 招待講演
• [学会発表] ヒアルロン酸―アグリカンネットワーク分解を介した軟骨破壊メカニズムと分子標的治療の可能性。 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡田保典
  • 学会等名: 第31回日本整形外科基礎学術集会
  • 発表場所: 博多
  • 年月日: 2016-10-14
  • 招待講演
• [学会発表] MMP-3: Its role in cartilage destruction and usefulness for diagnosis of RA. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Okada
  • 学会等名: Guangdon Medical Association of Rheumatology Annual Academic Conference 2016.
  • 発表場所: 広州、中国
  • 年月日: 2016-09-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] MMP-3：RA関節軟骨破壊での役割、診断薬としての有用性および今後の課題。 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡田保典
  • 学会等名: 第60回日本リウマチ学会総会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2016-04-21
  • 招待講演
• [図書] Kelley and Firestein's Textbook of Rheumatology. (2017)
  • 著者名/発表者名: Okada Y.
  • 総ページ数: 106 - 125
  • 出版者: Elsevier Inc.