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2022 年度 実施状況報告書

遺伝性低リン血症の病態形成における新たな分子機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K07835
研究機関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)

研究代表者

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)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードリン代謝 / X連鎖性低リン血症性くる病 / PHEX / 骨芽細胞 / 骨細胞 / iPS細胞
研究実績の概要

遺伝性低リン血症の中で最も頻度が高いX連鎖性低リン血症性くる病(XLH)は、エンドペプチダーゼに類似した構造を有するPHEX遺伝子の機能喪失に基づく。XLHにおいては、骨芽細胞/骨細胞からのFGF23過剰産生により尿中リン酸排泄増加、低リン血症、ビタミンD活性化障害をきたすが、FGF23はPHEXの生理的な基質ではなく、XLHの病態には不明な点が多く残されている。そこで、本研究においては、PHEX欠損ヒトiPS細胞モデル及びマウスモデルを用いて、XLHの病態形成における新たな分子機構を解明することを目的とした。健常男性由来のヒトiPS細胞株にCRIPSR/Cas9によるゲノム編集を適用し、PHEX欠損iPS細胞を樹立し、遺伝的に同質 (isogenic) な親株をコントロールとして、骨芽細胞/骨細胞系列に分化誘導して解析した。βグリセロリン酸を含む骨芽細胞系列への分化培地を用いて49日間培養したところ、いずれの細胞においてもRUNX2の発現はDay28にピークを示した。FGF23の産生はPHEX欠損 iPS細胞で増加していた。興味深いことにPHEX欠損 iPS細胞においては石灰化が亢進しており、腎臓との相互作用が排除されリン供給が充分なin vitro条件下においては、PHEX欠損は石灰化を促進しうることが示唆された。培養上清中のピロリン酸とATPはPHEX欠損 iPS細胞で増加しており、アルカリホスファターゼの活性低下と関連していた。ANKやENPP1の発現には差はなかった。一方、PHEX欠損 iPS細胞においてはDMP1、osteopontin、RUNX2、FGFR1、EGR1など様々な分子の発現が増強しており、これらの結果はXLHのマウスモデルであるHypマウスの骨芽細胞/骨細胞での解析結果と一致していた。

現在までの達成度 (区分)
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

PHEX欠損iPS細胞で認められたin vitro石灰化の亢進は、XLHで見られる異所性骨化を想起させる。また、PHEX欠損iPS細胞においては、FGF23の産生増加に加えて、DMP1やosteopontinなどのSIBLINGsファミリー蛋白質の発現増加やFGFRシグナルの活性化、細胞外ピロリン酸やATPの増加など複合的な異常が存在することが明らかとなった。これらの変化はHypマウスでの知見と一致しており、XLH病態形成への関与が示唆される。

今後の研究の推進方策

PHEX欠損iPS細胞で認められた種々の分子の発現変化について、病的意義を検討する。また、XLHにおいては骨芽細胞/骨細胞のリン感知機構に異常が生じている可能性があるので、樹立したPHEX欠損iPS細胞とコントロール細胞とでリンに対する応答性を検討する。また、XLHの骨芽細胞/骨細胞の異常についてさらに網羅的な解析を行うため、Hypマウス及び野生型マウスから単離した骨細胞を用いて、RNAseqを行う。

次年度使用額が生じた理由

納品が年度中に間に合わない試薬があったため、余剰金が生じた。次年度に使用予定である。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Paracrine and endocrine functions of osteocytes2023

    • 著者名/発表者名
      Michigami Toshimi
    • 雑誌名

      Clinical Pediatric Endocrinology

      巻: 32 ページ: 1~10

    • DOI

      10.1297/cpe.2022-0053

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Growth-related skeletal changes and alterations in phosphate metabolism2022

    • 著者名/発表者名
      Michigami Toshimi、Tachikawa Kanako、Yamazaki Miwa、Nakanishi Tatsuro、Kawai Masanobu、Ozono Keiichi
    • 雑誌名

      Bone

      巻: 161 ページ: 116430~116430

    • DOI

      10.1016/j.bone.2022.116430

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Advances in understanding of phosphate homeostasis and related disorders2022

    • 著者名/発表者名
      Michigami Toshimi
    • 雑誌名

      Endocrine Journal

      巻: 69 ページ: 881~896

    • DOI

      10.1507/endocrj.EJ22-0239

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Roles of osteocytes in phosphate metabolism2022

    • 著者名/発表者名
      Michigami Toshimi
    • 雑誌名

      Frontiers in Endocrinology

      巻: 13 ページ: 967774

    • DOI

      10.3389/fendo.2022.967774

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Osteocytes and the pathogenesis of hypophosphatemic rickets2022

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Miwa、Michigami Toshimi
    • 雑誌名

      Frontiers in Endocrinology

      巻: 13 ページ: 1005189

    • DOI

      10.3389/fendo.2022.1005189

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 骨細胞による骨・全身性制御2022

    • 著者名/発表者名
      道上敏美
    • 学会等名
      第95回日本整形外科学会学術総会
    • 招待講演
  • [学会発表] CRISPR/Cas9によるPHEX欠損ヒトiPS細胞の樹立および解析2022

    • 著者名/発表者名
      中西達郎, 山﨑美和, 立川加奈子, 川井正信, 大薗恵一, 道上敏美
    • 学会等名
      第40回日本骨代謝学会学術集会

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公開日: 2023-12-25  

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