内軟骨性骨化モデルを用いた骨形成不全症の病態解析と薬効評価

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02780
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 大薗 恵一 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (20270770)
• 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), 骨発育疾患研究部門, 部長 (00301804) ; 妻木 範行 京都大学, iPS細胞研究所, 教授 (50303938)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 骨形成不全症 / 脆弱性骨折 / ノックインマウス / 疾患特異的iPS細胞 / 骨石灰化

研究実績の概要

A.骨形成不全症(OI)患者の線維芽細胞、患者由来iPS細胞から分化誘導した骨芽細胞が産生するコラーゲンの検討：OI由来では、電気泳動の遅延（overmodification）を認めた。コラーゲンの糖鎖の過修飾については、質量分析により確認した。細胞内に留まるコラーゲンはGly変異で有位に増加した。ブフェニールの投与により、これらのコラーゲンの異常は改善することを示し、論文発表を行った(Takeyari S, JBC 2021)。
B.シグナリングの検討:TGF-βシグナルに若干の差を認めたが、その差は大きくない。
C.患者における検討：OI19例において血中スクレロスチンと身長、体重と関連性があり、骨塩量ともその傾向を認めた。学会発表し、論文投稿を行った。
D.表現型と遺伝子型の相関:遺伝子パネルを構築し、45家系、47名の解析を行った。その結果、36名の患者で遺伝子変異が同定され、グリシン変異(A群)、ナンセンス変異+フレームシフト変異(B群)、スプライス変異+重複(C群)、その他のミスセンス変異(D群)に分類し、Sillence分類による病型、治療開始前年間骨折回数、腰椎骨密度(BMD)を比較したところA群は重症型のIII型が有意に多く、また骨折回数が有意に高値で重症であった。一方、BMDについては4群間に有意差は認められなかった。論文発表を行った(Ohata Y Osteoporos Int 2020)。
E.治療薬の開発: COL1A1変異(p.G810S)を組み込んだノックインマウスを作成した。体重はG810Sヘテロマウスで有意に小さかった。マイクロCT、大腿骨中央部の皮質骨体積と骨髄体積、3点曲げ試験によりG810Sヘテロマウスの骨脆弱性が示された。骨形成不全症治療の候補薬(ブフェニール)は、発売元のオーファンパシフィックから供与を受けたので効果を検証する予定である。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Correction to: Comprehensive genetic analyses using targeted next-generation sequencing and genotype-phenotype correlations in 53 Japanese patients with osteogenesis imperfecta (2020)
  • 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: Osteoporosis International 巻: 31(6) ページ: -
  • DOI: 10.1007/s00198-019-05076-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 4-Phenylbutyric acid enhances the mineralization of osteogenesis imperfecta iPSC-derived osteoblasts. (2020)
  • 著者名/発表者名: Takeyari S, Kubota T, Ohata Y, Fujiwara M, Kitaoka T, Taga Y, Mizuno K, Ozono K.
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 296 ページ: 100027
  • DOI: 10.1074/jbc.RA120.014709.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 患者由来線維芽細胞、iPS細胞を用いた骨形成不全症の病態解析と4-フェニル酪酸の効果（若手研究奨励賞受賞） (2021)
  • 著者名/発表者名: 武鑓真司, 大幡泰久, 藤原誠, 北岡太一, 窪田拓生, 多賀裕喜, 水野一乗, 大薗恵一.
  • 学会等名: 第94回 日本内分泌学会学術総会
• [学会発表] 4-phenylbutyric acid likely improves the quality of extracellular matrix and promotes mineralization in patients with osteogenesis imperfecta-derived cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Takeyari S, Ohata Y, Fujiwara M, Kitaoka T, Kubota T, Taga Y, Mizuno K, Ozono K.
  • 学会等名: ICCBH VIRTUAL FORUM 2020 Bone Fragility Disorders in Children
  • 国際学会