軟骨細胞増殖／分化を制御する新たなメカニズムの同定と解析

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24390354
• 研究機関: 京都大学
• 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): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 軟骨細胞 / 内軟骨性骨化 / iPS細胞 / ノックアウトマウス / SIK / Cyp26b1

研究実績の概要

XI型コラーゲンα２鎖遺伝子（Col11a2）プロモーター・エンハンサーにCreERを結合したトランスジーンを用意し、トランスジェニックマウスを作製した。このマウスとRosa26-stopfloxed-YFPマウスを交配させてCol11a2-CreER;Rosa26-stopfloxed-YFPマウスを作り、そのマウスにタモキシフェンを投与したところ、成長軟骨と関節軟骨特異的にYFPの発現が認められ、組み換えが起こっていることが判明した。さらに、SIK3が関節軟骨代謝関節軟骨病態において果たす役割を解析するために、Col11a2-CreER;SIK3floxedマウスを作製した。SIK3遺伝子のエクソン５の上下流にloxPサイトを挿入したマウスES細胞をEUCOMMから入手し、ブラストインジェクションにより、SIK3 floxed マウスを作製した。SIK3 floxed マウスとCol11a2-Creマウスを交配したところ、その表現系が、conventional SIK3ノックアウトマウス同様に、マウス胎仔の軟骨原基において増殖軟骨細胞層の著名な伸長と細胞肥大化の遅延を認めた。このことから、SIK3 floxedマウスが予定通り作れていると判断した。今後、このSIK3 floxedマウスと上述のCol11a2-CreERマウスを交配し、Col11a2-CreER;SIK3floxedマウスを作製し、生後にタモキシフェンを投与して関節軟骨におけるSIK3の機能を調べる。また、このマウスに変形性関節症モデルを導入し、変形性関節症病態におけるSIK3の役割を解析する。
また、Col11a2-Cre; Cyp26b1 cKOマウスを作製、解析し、内軟骨性骨化におけるCyp26b1とレチノイン酸シグナルの機能を解析した（BBRCに発表）。iPS細胞を軟骨細胞へ分化させ、軟骨組織を作る方法を開発した（Stem Cell Reportsに発表）。FGFR3軟骨異形成症の疾患特異的iPS細胞モデルを作り、病態解析と創薬研究を行った（Natureに発表）。II型コラーゲン異常症について、iPS細胞とダイレクト・リプログラミングを用いて疾患モデル研究を行った（Hum Mol Genetに発表）。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Modeling type II collagenopathy skeletal dysplasia by directed conversion and induced pluripotent stem cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Okada M, Ikegawa S, Morioka M, Yamashita A, Saito A, Sawai H,Murotsuki J, Ohashi H, Okamoto T, Nishimura G, Imaizumi K, Tsumaki N
  • 雑誌名: Hum Mol Genet 巻: 24 ページ: 299-313
  • DOI: 10.1093/hmg/ddu444
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] iPS cell technologies and cartilage regeneration (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsumaki N, Okada M, Yamashita A
  • 雑誌名: Bone 巻: 70 ページ: 48-54
  • DOI: 10.1016/j.bone.2014.07.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of Scaffoldless Hyaline Cartilaginous Tissue from Human iPSCs (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, A., Morioka, M., Yahara, Y., Okada, M., Kobayashi, T., Kuriyama, S., Matsuda, S., and Tsumaki, N
  • 雑誌名: Stem cell reports 巻: 4 ページ: 404-418
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2015.01.016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Statin treatment rescues FGFR3 skeletal dysplasia phenotypes (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamashita A, Morioka M, Kishi H, Kimura T, Yahara Y, Okada M, Fujita,K, Sawai H, Ikegawa S, Tsumaki N.
  • 雑誌名: Nature 巻: 513(7519) ページ: 507-11
  • DOI: 10.1038/nature13775
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sox9 reprogrammed dermal fibroblasts undergo hypertrophic differentiation in vitro and trigger endochondral ossification in vivo (2014)
  • 著者名/発表者名: Tam WL, Dorien FO, Hiramatsu K, Tsumaki N, Luyten FP, Roberts SJ
  • 雑誌名: Cell Reprogram 巻: 16 ページ: 29-39
  • DOI: 10.1089/cell.2013.0060
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cartilage intermediate layer protein promotes lumbar disc degeneration (2014)
  • 著者名/発表者名: Seki S, Tsumaki N, Motomura H, Nogami M, Kawaguchi Y, Hori T, Suzuki,K, Yahara Y, Higashimoto M, Oya T, Ikegawa S, Kimura T
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 446 ページ: 876-881
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.03.025
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cyp26b1 within the growth plate regulates bone growth in juvenile mice (2014)
  • 著者名/発表者名: Minegishi Y, Sakai Y, Yahara Y, Akiyama H, Yoshikawa H, Hosokawa K,Tsumaki N.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: 454 ページ: 12-18
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.10.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell reprogramming for skeletal dysplasia drug repositioning (2014)
  • 著者名/発表者名: Karagiannis P, Tsumaki N
  • 雑誌名: Cell Cycle 巻: 13(24) ページ: 3791-3792
  • DOI: 10.4161/15384101.2014.989944
  • 査読あり
• [学会発表] Application of iPSC technology to cartilage regeneration and disease modelling (2015)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Tsumaki
  • 学会等名: Croucher Foundation Advanced Study Institute (ASI)： “Stem Cells: Biology & Applications”
  • 発表場所: Hong Kong
  • 年月日: 2015-01-05 – 2015-01-07
  • 招待講演
• [学会発表] 「Conversion of fibroblasts into chondrocytes by cell reprogramming technologies」 (2014)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Tsumaki
  • 学会等名: Asian Cartilage Repair Society
  • 発表場所: Seoul,Korea
  • 年月日: 2014-12-07
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞リプログラミング技術を使った軟骨疾患研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 妻木範行
  • 学会等名: 第29回日本整形外科学会基礎学術集会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2014-10-09 – 2014-10-10
• [学会発表] Cartilage Regeneration with iPS Cell Technologies (2014)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Tsumaki
  • 学会等名: The 5th Tissue Engineering Symposium
  • 発表場所: Sydney,Australia
  • 年月日: 2014-08-18 – 2014-08-20
• [学会発表] Immunogenicity of Chondrocytes Derived From Human Induced Pluripotent Cellst (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kimura
  • 学会等名: The 5th Tissue Engineering Symposium
  • 発表場所: Sydney,Australia
  • 年月日: 2014-08-18 – 2014-08-20
• [学会発表] Lineage‐Tracing of Articular Chondrocytes During Osteoarthritis Development (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhito Yahara
  • 学会等名: The 5th Tissue Engineering Symposium
  • 発表場所: Sydney,Australia
  • 年月日: 2014-08-16 – 2014-08-20
• [学会発表] Ⅱ型コラーゲン病モデルの解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡田稔、妻木範行
  • 学会等名: ＢＭＰ研究会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2014-07-28
• [学会発表] iPS細胞技術を使った軟骨再生 (2014)
  • 著者名/発表者名: 妻木範行
  • 学会等名: 第35回日本炎症・再生医学会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2014-07-02 – 2014-07-04
• [学会発表] DERIVATION OF TRANSPLANTABLE CARTILAGE FROM HUMAN INDUCED PLURIPOTENT STEM CELLS (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Yamashita, M. Morioka, Y. Yahara, M. Okada, N. Tsumaki
  • 学会等名: 2014 OARSI
  • 発表場所: Paris,France
  • 年月日: 2014-04-24 – 2014-04-27
• [図書] BIO Clinica (2015)
  • 著者名/発表者名: 小田直純、妻木範行
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 北陸館
• [図書] 整形・災害外科 (2015)
  • 著者名/発表者名: 妻木範行
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 金原出版
• [図書] A Tissue Regeneration Approach to Bone and Cartilage Repair (2014)
  • 著者名/発表者名: Noriyuki Tsumaki
  • 総ページ数: 13
  • 出版者: Springer
• [備考] ヒトiPS細胞から硝子軟骨の作成～関節軟骨損傷の再生治療法開発に向けて～
  • URL: http://www.cira.kyoto-u.ac.jp/j/research/finding/150227-105807.html
• [備考] スタチンが軟骨無形性症の病態を回復
  • URL: http://www.cira.kyoto-u.ac.jp/j/research/finding/140918-084300.html