RNA干渉、マイクロビーズアレイを用いた脊柱靭帯骨化症に対する網羅的遺伝子解析

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21591895
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 内田 研造 福井大学, 医学部, 准教授 (60273009)
• 研究分担者: 中嶋 秀明 福井大学, 医学部, 助教 (10397276)
• キーワード: 脊柱靭帯骨化症 / 遺伝子解析 / 骨化前線 / 後縦靭帯 / 黄色靭帯 / メカニカルストレス / 転写因子

研究概要

(1) 頸椎後縦靱帯骨化症(OPLL)、胸椎黄色靱帯骨化症(OLF)の手術時に採取した組織について、骨化形態別に骨化進展様式の特徴を病理組織学的に検討した。OPLL、OLFともに骨化巣の増大に伴い骨化前線部の拡大、石灰化前線の不整化・延長が著明となり、石灰化前線の周囲には軟骨細胞が密に集族していた。この石灰化前線近傍は細胞活性が高いことが示唆され、さらに未分化間葉系細胞と軟骨細胞における分化、脱分化の過程が転写因子を介して制御され、成熟した軟骨細胞は種々のサイトカインを発現し、基質への血管進入と石灰化の促進をもたらし、骨形成が誘導されると考えられた。
(2) (1)の実験系をさらに発展させるために、採取した靭帯から遊走させて得た培養靭帯細胞の生物学的特徴について解析した。培養靭帯細胞にFlexercell FX-3000を用いて機械的ストレスをかけ、免疫組織化学染色およびreal time RT-PCR法にて評価した。骨化前線部においてβ-catenin、Sox9の発現は間葉系細胞、増殖期軟骨細胞に強陽性であった。Runx2、TGF-βは増殖期・肥大軟骨細胞に広範に発現していた。培養骨化靱帯では、β-catenin、Sox9、Runx2のmRNA発現量は非骨化靱帯と比較して有意に高値であり、機械的ストレスを加えることで発現量はさらに上昇しており、この異常発現状態が持続することは骨化形成に重要な因子の1つであると考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] Microarray analysis of expression of cell death-associated genes in rat spinal cord cells exposed to cyclic tensile stresses in vitro. (2010)
  • 著者名/発表者名: Uchida K, Nakajima H, Hirai T, Yayama T, Chen KB, Kobayashi S, Roberts S, Johnson WE, Baba H.
  • 雑誌名: BMC Neurosci 巻: 11 ページ: 84
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cyclic tensile stress upregulates the expression of Wnt/B-catenin signaling in cultured cells from human ossification of the ligamentum flavum
  • 著者名/発表者名: Cai HX, Yayama T, Uchida K, N akajima H, Sugita D, Alexander R Guererro, Chen KB, Baba H
  • 雑誌名: Journal of Orthopaedic Research 巻: revision
  • 査読あり
• [学会発表] Cell death-associated genes expression patterns using microarray analysis in rat cultured spinal cord cells exposed to cyclic tensile stresses in vitro (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Uchida, H.Nakajima, T.Hirai, T.Yayama, D.Sugita, S.Kobayashi, H.Baba
  • 学会等名: 7＾<th> Combined Meeting of ORS
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-10-17
• [学会発表] Topographic expression of transcriptional factors in the human ossific ation of ligamentum flavum in thoracic spine (2010)
  • 著者名/発表者名: Yayama T, Uchida K, Cai HX, Kobayashi S, Nakajima H, Sato R, Sugita D, Alexander Guerrero, Chen KB, Baba H
  • 学会等名: 7^(th) Combined Meeting of ORS
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2010-10-17
• [学会発表] 胸椎黄色靱帯骨化の骨化過程における転写因子の役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 彌山峰史、内田研造、Cai HX、小林茂、佐藤竜一郎、小久保安朗、中嶋秀明、杉田大輔、馬場久敏
  • 学会等名: 第25回日本整形外科学会基礎学術集会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-10-15
• [学会発表] 培養骨化靱帯細胞における機械的ストレスと骨形成誘導因子 (2010)
  • 著者名/発表者名: 彌山峰史、内田研造、Cai HX、中嶋秀明、小久保安朗、小林茂、杉田大輔、馬場久敏
  • 学会等名: 第29回日本運動器移植・再生医学研究会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-09-25