異所性骨化における線溶系酵素の役割の解明と新規骨形成薬の開発

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20KK0205
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 吉井 俊貴 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (50583754)
• 研究分担者: 大川 淳 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (30251507) ; 平井 高志 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (40510350) ; 松倉 遊 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (10880867)
• 研究期間 (年度): 2020-10-27 – 2025-03-31
• キーワード: 異所性骨化 / 異所性石灰化 / プラスミン

研究実績の概要

これまでの結果からプラスミン活性が石灰化の出現に重要であることから、PAI-1（plasminogen activator inhibitor-1）はその名の通りtPAを阻害してプラスミン活性を低下させるが、PAI-1inhibitor含有の食餌をこれらのマウスに投与しても石灰化は予防できなかった。つまり石灰化に寄与するplasminogen activatorが主にtPAでなくuPAであることが示唆され、これは昨年行った実験でtPAよりもuPA KOマウスにて石灰化が惹起された結果と一致する。石灰化の消退についてもtPAノックアウトマウスでは正常だったがuPAノックアウトマウスでは遅延したことからuPAによるプラスミン活性が重要と考えられた。
プラスミン活性の主な働きはフィブリン溶解であることから石灰化もフィブリンを介した働きと考え、フィブリノーゲンの変異マウス（フィブリノーゲンからフィブリンが形成されない）とプラスミノーゲン欠損マウスを交配し石灰化の出現を観察した。するとフィブリノーゲンの変位の有無で石灰化出現は変わらなかった。つまりプラスミン活性が石灰化に関与するのは線溶系を介してではないことが判明した。
プラスミノーゲン部分KOマウスにおいてカルディオトキシンを下腿三頭筋に注射することで惹起された異所性石灰化を収集し解析した。下腿三頭筋を摘出し、超音波ホモジナイザーで十分に破砕した後、石灰化の比重が大きいことを利用して高濃度スクロース溶液を添加して延伸することで石灰化を組織から単離した。XRDなどで分析すると、石灰化はリン酸カルシウム結晶から成り立っていることが判明した。現在この成分を詳細に分析中である。

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

石灰化の出現、石灰化の消退、石灰化から骨化への移行という一連の流れが明らかになってきた。線溶系協力関係にあるVanderbilt大学については本学整形外科より2021年より川畑が、2022年より小柳津が出向し2人体制で研究に従事している。また吉井と、2021年にVanderbilt大学留学から帰国した江川は2022年度にVanderbilt大学を訪問しdiscussionを交わした。

今後の研究の推進方策

aリン酸カルシウムには多くの種類があるが、例えばハイドロキシアパタイトの局所投与は骨化を惹起しないことから異所性石灰化はその他のリン酸カルシウムの成分からなり立っていると考えられる。この同定ができれば逆に骨形成薬の創出につながると考え、分析を続けていく。
また凝固線溶系と石灰化との関係については、プラスミンの線溶系以外の働きに着目して解析を続けていく。協力関係としてVanderbilt大学には2023年からは歌川が出向しており、今後も常時2大学の協力体制で研究を継続している。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルスの感染再拡大に伴う、社会的隔離措置（ロックダウン）政策が実施された影響により、当初計画していた研究用試薬・消耗品等のうち、入手出来なくなったものがあり、次年度使用額が生じた。

研究成果

• [雑誌論文] Deep learning-based prediction model for postoperative complications?of cervical posterior longitudinal ligament ossification (2023)
  • 著者名/発表者名: Ito S, Nakashima H, Yoshii T, Egawa S, Sakai K, Kusano K, Tsutui S, Hirai T, Matsukura Y, Wada K, Katsumi K, Koda M, Kimura A, Furuya T, Maki S, Nagoshi N, Nishida N, Nagamoto Y, Oshima Y, Ando K, et al.
  • 雑誌名: European Spine Journal 巻: － ページ: －
  • DOI: 10.1007/s00586-023-07562-2
• [雑誌論文] Residual Neuropathic Pain in Postoperative Patients With Cervical Ossification of Posterior Longitudinal LigamentRisk Factors for Residual Neuropathic Pain (2023)
  • 著者名/発表者名: Miyagi M, Inoue G, Yoshii T, Egawa S, Sakai K, Kusano K, Nakagawa Y, Hirai T, Wada K, Katsumi K, Kimura A, Furuya T, Nagoshi N, Kanchiku T, Nagamoto Y, Oshima Y, Nakashima H, Ando K, Takahata M, Mori K, et al.
  • 雑誌名: Clinical Spine Surgery: A Spine Publication 巻: Publish Ahead of Print ページ: －
  • DOI: 10.1097/BSD.0000000000001449
• [雑誌論文] Comparison of Surgical Outcomes of Anterior and Posterior Fusion Surgeries for K-line (?) Cervical Ossification of the Posterior Longitudinal Ligament (2023)
  • 著者名/発表者名: Nagoshi N, Yoshii T, Egawa S, Sakai K, Kusano K, Tsutsui S, Hirai T, Matsukura Y, Wada K, Katsumi K, Koda M, Kimura A, Furuya T, Sato Y, Maki S, Nishida N, Nagamoto Y, Oshima Y, Ando K, Nakashima H, et al.
  • 雑誌名: Spine 巻: Publish Ahead of Print ページ: －
  • DOI: 10.1097/BRS.0000000000004634
• [雑誌論文] Foxf2 represses bone formation via Wnt2b/β-catenin signaling (2022)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Tomoyuki、Takahashi Akira、Kobayashi Yutaka、Saito Masanori、Xiaolong Sun、Jingquan Chen、Ito Yoshiaki、Kato Tsuyoshi、Ochi Hiroki、Sato Shingo、Yoshii Toshitaka、Okawa Atsushi、Carlsson Peter、Inose Hiroyuki
  • 雑誌名: Experimental & Molecular Medicine 巻: 54 ページ: 753～764
  • DOI: 10.1038/s12276-022-00779-z
• [雑誌論文] Choice of Surgical Procedure for Cervical Ossification of the Posterior Longitudinal Ligament (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshii Toshitaka、Sakai Kenichiro、Machino Masaaki、Furuya Takeo
  • 雑誌名: Journal of Clinical Medicine 巻: 11 ページ: 5396～5396
  • DOI: 10.3390/jcm11185396
• [雑誌論文] Treatment for the Thoracic Ossification of the Posterior Longitudinal Ligament and Ossification of the Ligamentum Flavum (2022)
  • 著者名/発表者名: Machino Masaaki、Sakai Kenichiro、Yoshii Toshitaka、Furuya Takeo、Ito Sadayuki、Segi Naoki、Ouchida Jun、Imagama Shiro、Nakashima Hiroaki
  • 雑誌名: Journal of Clinical Medicine 巻: 11 ページ: 4690～4690
  • DOI: 10.3390/jcm11164690
• [雑誌論文] Research History, Pathology and Epidemiology of Ossification of the Posterior Longitudinal Ligament and Ligamentum Flavum (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakai Kenichiro、Yoshii Toshitaka、Furuya Takeo、Machino Masaaki
  • 雑誌名: Journal of Clinical Medicine 巻: 11 ページ: 5386～5386
  • DOI: 10.3390/jcm11185386
• [雑誌論文] Impact of obesity on cervical ossification of the posterior longitudinal ligament: a nationwide prospective study (2022)
  • 著者名/発表者名: Mori K, Yoshii T, Egawa S, Sakai K, Kusano K, Tsutsui S, Hirai T, Matsukura Y, Wada K, Katsumi K, Koda M, Kimura A, Furuya T, Maki S, Nagoshi N, Nishida N, Nagamoto Y, Oshima Y, Ando K, Nakashima H, et al.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 ページ: 8884
  • DOI: 10.1038/s41598-022-12625-3
• [雑誌論文] Prospective Investigation of Surgical Outcomes after Anterior Decompression with Fusion and Laminoplasty for the Cervical Ossification of the Posterior Longitudinal Ligament: A Propensity Score Matching Analysis (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshii T, Morishita S, Egawa S, Sakai K, Kusano K, Tsutsui S, Hirai T, Matsukura Y, Wada K, Katsumi K, Koda M, Kimura A, Furuya T, Maki S, Nagoshi N, Nishida N, Nagamoto Y, Oshima Y, Ando K, Nakashima H, et al.
  • 雑誌名: Journal of Clinical Medicine 巻: 11 ページ: 7012～7012
  • DOI: 10.3390/jcm11237012
• [雑誌論文] The characteristics of the young patients with cervical ossification of the posterior longitudinal ligament of the spine: A multicenter cross-sectional study (2022)
  • 著者名/発表者名: Mori K, Yoshii T, Hirai T, Maki S, Katsumi K, Nagoshi N, Nishimura S, Takeuchi K, Ushio S, Furuya T, Watanabe K, Nishida N, Watanabe K, Kaito T, Kato S, Nagashima K, Koda M, Ito K, Imagama S, Matsuoka Y, Wada K, Kimura A, et al.
  • 雑誌名: Journal of Orthopaedic Science 巻: 27 ページ: 760～766
  • DOI: 10.1016/j.jos.2021.04.010
• [雑誌論文] Clinical Indicators of Surgical Outcomes After Laminoplasty for Patients With Cervical Ossification of the Posterior Longitudinal Ligament: A Prospective Multicenter Study (2022)
  • 著者名/発表者名: Nagoshi N, Yoshii T, Egawa S, Sakai K, Kusano K, Tsutsui S, Hirai T, Matsukura Y, Wada K, Katsumi K, Koda M, Kimura A, Furuya T, Maki S, Nishida N, Nagamoto Y, Oshima Y, Ando K, Nakashima H, Takahata M, et al.
  • 雑誌名: Spine 巻: 47 ページ: 1077～1083
  • DOI: 10.1097/BRS.0000000000004359
• [雑誌論文] Perioperative Complications of Anterior Decompression with Fusion in Degenerative Cervical Myelopathy?A Comparative Study between Ossification of Posterior Longitudinal Ligament and Cervical Spondylotic Myelopathy Using a Nationwide Inpatient Database (2022)
  • 著者名/発表者名: Morishita Shingo、Yoshii Toshitaka、Inose Hiroyuki、Hirai Takashi、Matsukura Yu、Ogawa Takahisa、Fushimi Kiyohide、Katayanagi Junya、Jinno Tetsuya、Okawa Atsushi
  • 雑誌名: Journal of Clinical Medicine 巻: 11 ページ: 3398～3398
  • DOI: 10.3390/jcm11123398
• [雑誌論文] Comparison of perioperative complications in anterior decompression with fusion and posterior decompression with fusion for thoracic ossification of the posterior longitudinal ligament -a retrospective cohort study using a nationwide inpatient database (2022)
  • 著者名/発表者名: Morishita Shingo、Yoshii Toshitaka、Inose Hiroyuki、Hirai Takashi、Yuasa Masato、Matsukura Yu、Ogawa Takahisa、Fushimi Kiyohide、Okawa Atsushi、Fujiwara Takeo
  • 雑誌名: Journal of Orthopaedic Science 巻: 27 ページ: 600～605
  • DOI: 10.1016/j.jos.2021.03.010
• [雑誌論文] Clinical Characteristics of Patients with Ossification of the Posterior Longitudinal Ligament and a High OP Index: A Multicenter Cross-Sectional Study (JOSL Study) (2022)
  • 著者名/発表者名: Hirai T, Yoshii T, Hashimoto J, Ushio S, Mori K, Maki S, Katsumi K, Nagoshi N, Takeuchi K, Furuya T, Watanabe K, Nishida N, Nishimura S, Watanabe K, Kaito T, Kato S, Nagashima K, Koda M, Nakashima H, Imagama S, et al.
  • 雑誌名: Journal of Clinical Medicine 巻: 11 ページ: 3694～3694
  • DOI: 10.3390/jcm11133694
• [学会発表] 頚椎OPLL手術治療 最新のエビデンス (2023)
  • 著者名/発表者名: 吉井 俊貴
  • 学会等名: 第63回 関東整形災害外科学会
  • 招待講演
• [学会発表] Impact of obesity on cervical ossification of the posterior longitudinal ligament: a nationwide prospective study (2023)
  • 著者名/発表者名: Kanji Mori, Toshitaka Yoshii, Satoru Egawa, Masao Koda, Takeo Furuya, Katsushi Takeshita, Morio Matsumoto, Shiro Imagama , Atsushi Okawa, Masashi Yamazaki
  • 学会等名: 13th Annual Meeting of CSRS-AP
  • 国際学会
• [学会発表] びまん性特発性骨増殖症（DISH）の画像所見、臨床的特徴について - 強直性脊椎炎との類似点、相違点 - (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉井 俊貴
  • 学会等名: 脊椎関節炎 難病班会議
  • 招待講演
• [学会発表] Surgical treatment of cervical OPLL-Current evidence (2022)
  • 著者名/発表者名: Toshitaka Yoshii
  • 学会等名: The 66th Annual Congress of the Korean Orthopaedic Association 2022
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Foxf2はWnt2b/βカテニン伝達経路を介して骨形成を抑制する (2022)
  • 著者名/発表者名: 田中 寛来, 小林 裕, 佐藤 信吾, 吉井 俊貴, 大川 淳, 猪瀬 弘之
  • 学会等名: 第37回 日本整形外科学会基礎学術集会
• [学会発表] 脊柱靱帯骨化症-最新のエビデンス-「全脊柱CTによるOPLL含めた骨化分布のエビデンスと症状との関連」 (2022)
  • 著者名/発表者名: 平井 高志, 川口 善治, 吉井 俊貴, 大川 淳
  • 学会等名: 第95回 日本整形外科学会学術総会
• [学会発表] 頚椎後縦靱帯骨化症に対する前方除圧固定術，椎弓形成術の手術成績ー多施設前向き研究（propensity score matching analysis）ー (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉井 俊貴, 江川 聡, 坂井 顕一郎, 草野 和生, 國府田 正雄, 名越 慈人, 今釜 史郎, 古矢 丈雄, 川口 善治, 竹下 克志, 松本 守雄, 山崎 正志, 大川 淳, AMED・厚労科研靱帯骨化症研究班
  • 学会等名: 第51回 日本脊椎脊髄病学会学術集会
• [学会発表] 大規模多施設前向き調査による頚椎 OPLL 患者におけるびまん性特発性骨増殖症の腰痛・頚部痛の特徴 (2022)
  • 著者名/発表者名: 平井 高志, 吉井 俊貴, 西村 空也, 名越 慈人, 森 幹士, 竹内 一裕, 勝見 敬一, 牧 聡, 大川 淳 川口善治
  • 学会等名: 第51回 日本脊椎脊髄病学会学術集会