軟骨形成・分化にかかわる骨形成因子関連シグナルの解明と軟骨修復

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21390421
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 整形外科学
• 研究機関: 京都大学 (2011-2012); 大阪大学 (2009-2010)
• 研究代表者: 妻木 範行 京都大学, iPS細胞研究所, 教授 (50303938)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• キーワード: 軟骨細胞 / 内軟骨性骨化 / ノックアウトマウス / 細胞分化 / HDAC4

研究概要

Sox9は軟骨形成に必須であることが知られているが、軟骨ができた後の軟骨細胞におけるSox9の機能はわかっていなかった。軟骨細胞に分化し後に軟骨細胞特異的にSOX9を欠失するコンディショナルノックアウトマウスを作製して解析した。SOX9は細胞の生存に必須であることが判明した。その作用機序は、SOX9がPik3a-Akt経路を活性化することで細胞の生存を支えていることが判明した。また、Salt-inducible kinase 3 (SIK3)ノックアウトマウスでは、軟骨細胞の肥大化のステップが障害されていることを発見した。免疫組織学的解析では、SIK3ノックアウトマウスでは、増殖軟骨細胞のマーカーであるII型コラーゲンの発現が続き、肥大軟骨細胞のマーカーであるX型コラーゲンの発現が抑制されていた。細胞生物学、生化学的解析により、SIK3は細胞質に存在し、HDAC4と結合して、HDACの核外移行を促進することが判明した。軟骨細胞の肥大化は、転写因子MEF2Cによって促進される。軟骨細胞はSIK3を発現し、HDAC4を核外移行させて、MEF2CをHDAC4による抑制から解放することによって、肥大化すると考えた。これらの結果から、SIK3が軟骨細胞を増殖から肥大化分化へスイッチする、キー分子であると考えた

研究成果

• [雑誌論文] SIK3 is essential forchondrocyte hypertrophy during skeletaldevelopment in mice (2012)
  • 著者名/発表者名: Sasagawa,S.,Takemori,H.,Uebi,T.,Ikegami,D.,Hiramatsu,K.,Ikegawa,S.,Yoshikawa,H.and Tsumaki,N.
  • 雑誌名: Development 巻: 139巻 ページ: 1153-1163
  • DOI: DOI10.1242/dev.072652
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conditional deletionof Bmpr1ab in differentiatedosteoclasts increases osteoblastic boneformation,increasing volume ofremodeling bone in mice. (2011)
  • 著者名/発表者名: Okamoto,M.,Murai,J.,Imai,Y.,Ikegami,D.,Kamiya,N.,Kato,S.,Mishita,Y.,Yoshikawa,H.and Tsumaki,N
  • 雑誌名: J.BoneMiner.Res. 巻: 26巻 ページ: 2511-22
  • DOI: DOI:10.1002/jbmr.477
  • 査読あり
• [雑誌論文] Induction ofchondrogenic cells from dermalfibroblast culture by defined factorsdoes not involve a pluripotent state. (2011)
  • 著者名/発表者名: Outani,H.,Okada,M.,Hiramatsu,K.,Yoshikawa,H and Tsumaki,N.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 巻: 411巻 ページ: 607-12
  • DOI: DOI:10.1016/j.bbrc.2011.06.194
  • 査読あり
• [雑誌論文] Essential mesenchymal role of smallGTPase Rac1 in interdigital programmedcell death during limb development. (2009)
  • 著者名/発表者名: Suzuki D, Yamada A, Amano T, YasuharaR, Kimura A, Sakahara M,Tsumaki N,Takeda S, Tamura M, Nakamura M, Wada N,Nohno T, Shiroishi T, Aiba A, KamijoR.
  • 雑誌名: Dev. Biol. 巻: 335 ページ: 396-406
  • 査読あり
• [学会発表] Directed inductionof chondrogenic cells from mousedermal fibroblast culture (2011)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Tsumaki
  • 学会等名: 1st BioRheumatology International
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20111114-1116
• [学会発表] 軟骨細胞リプログラミングと軟骨マトリックス遺伝子発現 (2011)
  • 著者名/発表者名: 妻木範行
  • 学会等名: 日本整形外科学会基礎学術集会
  • 発表場所: 群馬、前橋市
  • 年月日: 20111020-1021
• [学会発表] Directed inductionof hyaline chondrogenic cells frommouse adult dermal fibroblast cluturteby defined factors (2011)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Tsumaki
  • 学会等名: Korean Society OfOsteoporosis
  • 発表場所: Seoul,Korea
  • 年月日: 20110430-0501
• [学会発表] Regulatory sequences ofthe a2(XI) collgen chain gene andchondrogenesis (2009)
  • 著者名/発表者名: 妻木範行
  • 学会等名: 6th Meeting of BoneBiology Forum
  • 発表場所: 静岡市
  • 年月日: 2009-08-21
• [備考]
  • URL: http://www.cira.kyoto-u.ac.jp/j/research/tsumaki_summary.html
• [産業財産権] 軟骨疾患治療薬のスクリーニング方法および軟骨疾患治療用改変軟骨細胞 (2011)
  • 発明者名: 妻木範行
  • 権利者名: 大阪大学医薬基盤研究所
  • 産業財産権番号: 2011-121788
  • 出願年月日: 2011-05-31