関節発生におけるヘパラン硫酸の役割の解明

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19791036
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 松本 嘉寛 九州大学, 大学病院, 助教 (10346794)
• キーワード: ヘパラン硫酸 / EXT1 / 関節発生

研究概要

高齢化社会を迎え、変形性関節症などの関節疾患は増加する一方であり、その治療法の開発は臨床的に大きな意義を持つ。近年、関節軟骨分化、再生に関するメカニズムの理解がすすんでいるが、関節の発生そのものに対する知見の集積は十分でない。われわれは、細胞外マトリックスのひとつであるヘパラン硫酸(Heparan sulfate: HS)を、肢芽特異的に欠損させることにより、関節を欠いた変異マウスを得ることに成功している(変異マウス)。本研究では、この変異マウスを用いて関節発生の分子メカニズムを解析することを目的とする。
肢芽の形成には、肢芽の遠近(指～肩)、前後(母指～小指)、背腹軸といった初期パターン形成、引き続く前軟骨性凝集(Precartilagenous Condensation; PCC)が重要である。これまでの解析で、変異増マウスにおいては、PCCの分節化の障害が関節欠損の原因であることを見いだした。
PCCの分節化には、中央部での境界が指定、すなわち中間細胞層が形成されることが必須である。中間細胞層の形成にはPCC周囲の軟骨膜(pericondorium)からの骨形成蛋白質(Bone morphogenetic protein: BMP)分布が正確に制御される必要がある。われわれは、変異マウスにおいては、細胞表面でのHSの欠失のためBMPの生体内での分布が広範に広がり、そのために中間細胞層が形成されないことを、micromass cutureなどの手法を用いて明らかとした。これらの成果は、HSの関節形成における役割を細胞生物学的に証明した画期的な成果である。

研究成果

• [雑誌論文] Heparan sulfate deficiency leads to Peters anomaly in mice by disturbing neural crest TGF-beta2 signaling (2009)
  • 著者名/発表者名: Iwao K, Inatani M, Matsumoto Y, Ogata-Iwao M, Takihara Y, Irie F, Yamaguchi Y, Okinami S, Tanihara H.
  • 雑誌名: Journal of Clinical Investigation 119 ページ: 1997-2008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Outcome of osteoplastic laminotomy for excision of spinal cord tumors (2009)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Y, Harimaya K, Doi T, Maeda T, Iwamoto Y
  • 雑誌名: Journal of Orthopaedic Surgery 17 ページ: 275-279
  • 査読あり