骨石灰化における局所リン産生機構の意義－ALPの重要性－

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K10076
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 窪田 拓生 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (40629135)
• 研究分担者: 道上 敏美 地方独立行政法人大阪府立病院機構大阪母子医療センター(研究所), 環境影響部門, 部長 (00301804)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 小児内分泌学 小児骨代謝学

研究実績の概要

くる病は骨・軟骨石灰化障害を特徴とし、その原因としてはビタミンD欠乏やリン欠乏などがある。また、アルカリホスファターゼ（ALP）欠乏によっても骨のくる病様変化が生じる。ALPの役割は、石灰化抑制物質であるピロリン酸を分解し、石灰化局所でリンを産生することと考えられているが、その局所におけるリン産生の意義は不明である。そこで、骨の石灰化におけるALPによる局所でのリン産生の意義を明らかにし、骨石灰化障害に対する新たな治療法の開発につなげることを目的とする。
ヒト骨髄由来間葉系幹細胞を用いた石灰化誘導培養実験において、石灰化促進、骨芽細胞分化マーカーの遺伝子発現上昇を認めた。骨芽細胞分化培養条件下では、培養液中のリン濃度、ピロリン酸濃度、リン/ピロリン酸濃度比の経時的上昇、培養細胞のALP活性の経時的上昇を認めた。培養液中のリン濃度を一定にするために、分化培養条件において、βグリセロリン酸の代わりにリン酸ナトリウムを添加した。リン酸ナトリウムにおいて、βグリセロリン酸と比較して、石灰化、ALP活性上昇、ピロリン酸の推移、骨芽細胞分化マーカーの遺伝子発現に明らかな差を認めなかった。ALP阻害薬を添加すると、ALP活性低下、リン/ピロリン酸濃度比の低下、石灰化抑制が認められた。また、分化培養条件下にピロリン酸を添加すると濃度依存的に石灰化を抑制した。リン濃度は変化しなかった。分化培養初期の骨芽細胞分化マーカーの発現は、βグリセロリン酸に比べてリン酸ナトリウム添加によって上昇したが、ピロリン酸の同時添加によってその上昇は抑制される傾向が見られた。
骨芽細胞による石灰化においてリン/ピロリン酸濃度比が重要である可能性が示唆されたが、今後、リン、ピロリン酸によって発現調節される遺伝子やその調節機構を明らかにしていく必要がある。

研究成果

• [雑誌論文] Clinical Practice Guidelines for Hypophosphatasia (2020)
  • 著者名/発表者名: Michigami Toshimi、Ohata Yasuhisa、Fujiwara Makoto、Mochizuki Hiroshi、Adachi Masanori、Kitaoka Taichi、Kubota Takuo、Sawai Hideaki、Namba Noriyuki、Hasegawa Kosei、Fujiwara Ikuma、Ozono Keiichi
  • 雑誌名: Clinical Pediatric Endocrinology 巻: 29 ページ: 9～24
  • DOI: 10.1297/cpe.29.9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hypophosphatasia in Japan: ALPL Mutation Analysis in 98 Unrelated Patients (2020)
  • 著者名/発表者名: Michigami T, Tachikawa K, Yamazaki M, Kawai M, Kubota T, Ozono K
  • 雑誌名: Calcif Tissue Int 巻: 106 ページ: 221-231
  • DOI: 10.1007/s00223-019-00626-w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Japanese nationwide survey of hypophosphatasia reveals prominent differences in genetic and dental findings between odonto and non-odonto types (2019)
  • 著者名/発表者名: Okawa Rena、Kokomoto Kazuma、Kitaoka Taichi、Kubota Takuo、Watanabe Atsushi、Taketani Takeshi、Michigami Toshimi、Ozono Keiichi、Nakano Kazuhiko
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 14 ページ: e0222931
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0222931
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comprehensive genetic analyses using targeted next-generation sequencing and genotype-phenotype correlations in 53 Japanese patients with osteogenesis imperfecta. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ohata Y, Takeyari S, Nakano Y, Kitaoka T, Nakayama H, Bizaoui V, Yamamoto K, Miyata K, Yamamoto K, Fujiwara M, Kubota T, Michigami T, Yamamoto K, Yamamoto T, Namba N, Ebina K, Yoshikawa H, Ozono K
  • 雑誌名: Osteoporos Int 巻: 30 ページ: 2333-2342
  • DOI: 10.1007/s00198-019-05076-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic correction of induced pluripotent stem cells mediated by transcription activator-like effector nucleases targeting ALPL recovers enzyme activity and calcification in vitro (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakano Chiho、Kitabatake Yasuji、Takeyari Shinji、Ohata Yasuhisa、Kubota Takuo、Taketani Ken、Kogo Mikihiko、Ozono Keiichi
  • 雑誌名: Molecular Genetics and Metabolism 巻: 127 ページ: 158～165
  • DOI: 10.1016/j.ymgme.2019.05.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Burosumab Improved Histomorphometric Measures of Osteomalacia in Adults with X‐Linked Hypophosphatemia: A Phase 3, Single‐Arm, International Trial (2019)
  • 著者名/発表者名: Insogna Karl L、Rauch Frank、Kamenicky Peter、Ito Nobuaki、Kubota Takuo、Nakamura Akie、Zhang Lin、Mealiffe Matt、San Martin Javier、Portale Anthony A
  • 雑誌名: Journal of Bone and Mineral Research 巻: 34 ページ: 2183～2191
  • DOI: 10.1002/jbmr.3843
  • 査読あり
• [雑誌論文] Continued Beneficial Effects of Burosumab in Adults with X-Linked Hypophosphatemia: Results from a 24-Week Treatment Continuation Period After a 24-Week Double-Blind Placebo-Controlled Period (2019)
  • 著者名/発表者名: Portale AA, Carpenter TO, Brandi ML, Briot K, Cheong HI, Cohen-Solal M, Crowley R, Jan De Beur S, Eastell R, Imanishi Y, Imel EA, Ing S, Ito N, Javaid M, Kamenicky P, Keen R, Kubota T, et al.
  • 雑誌名: Calcif Tissue Int 巻: 105 ページ: 271-284
  • DOI: 10.1007/s00223-019-00568-3
• [学会発表] くる病 (2019)
  • 著者名/発表者名: 窪田拓生
  • 学会等名: 第92回日本内分泌学会学術総会
  • 招待講演
• [学会発表] 低リン血症性疾患の病態と診断～FGF23測定の有用性～ (2019)
  • 著者名/発表者名: 窪田拓生
  • 学会等名: 第37回日本骨代謝学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] Biochemical and genetic analysis in patients with odontohypophosphatasia in Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Kubota T, Ohata Y, Ishihara Y, Fujiwara M, Takeyari S, Yamamoto K, Nakano Y, Miyata K, Nakayama H, Kitaoka T, Okawa R, Nakano K, Akiyama T, Ozono K
  • 学会等名: 9th International Conference on Children's Bone Health
  • 国際学会
• [学会発表] Mutation analysis of the PHEX gene and genotype-phenotype correlation in 37Japanese patients X-linked hypophosphatemic rickets (2019)
  • 著者名/発表者名: Ohata Y, Kubota T, Takeyari S, Kitaoaka T, Nakano Y, Miyata K, Yamada C, Ozono K, Ishihara Y, Nakayama H, Yamamoto K, Fujiwara M, Yamamoto K, Michigami T, Mabe H, Yamaguchi T, Matsui K, Tamada I, Namba N, Yamamoto A, Etoh J, Kawaguchi A
  • 学会等名: 2019 Annual Meeting of American Society for Bone and Mineral Research
  • 国際学会
• [学会発表] 日本人低ホスファターゼ症患者52例のベースラインの検討 ―ALP酵素補充療法特定使用成績調査より― (2019)
  • 著者名/発表者名: 窪田拓生, 藤原幾磨, 道上敏美, 渡邉 淳, 難波範行, 鬼頭浩史, 室月 淳, 杉山裕一朗, 仲野和彦, 笹谷晴恵, 長谷川航, 別所友子, 澤井英明, 大薗恵一
  • 学会等名: 第53回日本小児内分泌学会学術集会
• [学会発表] 歯限局型低ホスファターゼ症の生化学的・遺伝学的検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 窪田拓生, 大幡泰久, 石原康貴, 藤原 誠, 武鑓真司, 山本賢一, 中野由佳子, 中山尋文, 北岡太一, 大薗恵一
  • 学会等名: 第37回日本骨代謝学会学術集会