骨格系の分子制御機構の解明とその異常による病態の治療法の開発

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25293215
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 松本 俊夫 徳島大学, 藤井節郎記念医科学センター, 副理事 (20157374)
• 研究分担者: 遠藤 逸朗 徳島大学, 大学病院, 講師 (10432759) ; 粟飯原 賢一 徳島大学, ヘルスバイオサイエンス研究部, 講師 (70372711) ; 安倍 正博 徳島大学, ヘルスバイオサイエンス研究部, 教授 (80263812)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 遺伝子 / シグナル伝達 / 脂質 / 老化

研究実績の概要

骨格系の制御システムの分子機構の解明を通じ、その異常に基づく代謝性骨疾患、エネルギー代謝異常症、骨髄増殖性疾患などの病態および発症機構の解明を進め、骨格系と骨髄造血系の相互連関に基づく難治性病態に対する新しい治療法の開発へと繋げることを目的として以下の成績を得た。
1)Interleukin (IL)-11/Wntシグナル系による骨芽・脂肪細胞分化の制御機構を解明するため作成したIL-11欠損(IL-11KO)マウスでは、荷重骨でsclerostin, DKK-1,2などWntシグナル抑制因子の発現増加、骨形成低下に基づく皮質骨・海綿骨の骨密度(BMD)低下を認めた。IL-11KOマウスでは骨髄脂肪細胞の増加に加え皮下および内臓脂肪量も増加しインスリン抵抗性を示した。そこでIL-11 floxedマウスを作成し、adiponectin-Creマウス、osteocalcin-Creマウスとの掛け合わせにより脂肪細胞特異的および骨芽細胞特異的IL-11欠損マウスの作成を進めた。
2)多発性骨髄腫と骨芽･破骨細胞との相互連関の解明と治療法の開発を目指した研究を進め、破骨細胞からのTNF系サイトカインやIL-6により骨髄腫細胞で発現が高まるセリン・スレオニンキナーゼPim-2が骨髄腫細胞の増殖・生育を促進すると共に、骨髄腫細胞により骨芽細胞でPim-2発現が誘導され骨芽細胞分化を抑制することを明らかにし、骨髄腫細胞による骨形成抑制にPim-2発現の促進が関与する可能性を示した。そして各種のPim-2阻害薬が骨髄腫細胞自身の生育・増殖を抑制するのに加え、骨髄腫による骨形成抑制に拮抗し骨病変の進展をも抑制することを通じ、強力な抗骨髄腫効果を発揮することをin vitroおよびin vivoで確認し、新たな治療法開発に向けた国際臨床試験の開始に向けた道を開いた。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

(1)IL-11/Wntシグナル系による骨芽細胞分化制御機構の解明： IL-11遺伝子floxマウスは作成したが、マウスの施設間移動制限が厳しくなったため組織特異的にCre遺伝子を発現するマウスの入手に手間取った。現在、中期～後期骨芽細胞特異的にCreを発現するosteocalcin-Creマウス、脂肪細胞特異的にCreを発現するadiponectin-Creマウスの胚芽、或いは精子の搬入は完了し、施設内繁殖に必要な手続きを進めている。
(2)多発性骨髄腫と骨細胞との相互連関の解明： Pim-2阻害薬が骨髄腫の増殖抑制と共に骨形成を促進し骨髄腫の進展を抑制することをin vivo実験で示し昨年度報告した。しかし再現実験が手間取りin vivo実験を繰り返す必要が生じた。このため、Pim-2阻害薬の種類等を拡大し強力な骨髄腫の増殖抑制および骨形成促進効果を示すことが確認された。

今後の研究の推進方策

(1)IL-11/Wntシグナル系による骨芽・脂肪細胞分化の制御機構の解明：初期～中期分化段階骨芽細胞で発現するosterix-Cre, 中期～後期骨芽細胞で発現するosteocalcin-Cre, 骨細胞で発現するDMP1-CreトランスジェニックマウスとIL-11 floxマウスを掛け合わせ、骨芽細胞のどの分化段階でのIL-11発現が骨芽・脂肪細胞分化制御に重要であるかを明らかにする。また各分化段階での骨芽細胞で発現するIL-11が皮下・内臓脂肪組織での脂肪細胞分化に影響を及ぼすか否かについても明らかにする。一方、IL-11 floxマウスをadiponectin-Creマウスと掛け合わせ脂肪細胞特異的IL-11欠失マウスを作成し、脂肪細胞で発現するIL-11の役割についても明らかにする。
(2)多発性骨髄腫と骨微小環境との相互作用の解明および治療法の開発：骨髄腫細胞ではTAK-1が過剰発現し、TNF-α系サイトカインやIL-6はこれを介して骨髄腫細胞のPim-2発現を促進する可能性が明らかとなっている。そこでTNF-α系サイトカインシグナル下流のNF-κＢ、p38MAPKやERK活性化およびIL-6によるSTAT3活性化がTAK-1経路を介するか否かを明らかにする。またTAK-1阻害薬LLZ1640-2がこれらのシグナル経路および骨髄腫の生育・増殖に及ぼす影響を明らかにする。また骨髄腫細胞による骨芽細胞でのPim-2発現の促進および骨芽細胞分化の抑制がTAK-1阻害薬LLZ1640-2により影響を受けるか否かも明らかにする。さらにPim-2阻害薬とTAK-1阻害薬との併用が骨髄腫およびその骨病変に及ぼす効果を明らかにすることを通じ、骨髄腫の進展を特異的に阻害しうる治療法の開発をはかる。

次年度使用額が生じた理由

施設内での支払い計画に遅れがあったため、一部の支払いが平成26年度内に完了せず基金助成金からの支払いとなった。

次年度使用額の使用計画

平成26年度内に支払いが終えられなかった108,000円以外には支払い予定はない。

研究成果

• [雑誌論文] Pim-2 kinase is an important target of treatment for tumor progression and bone loss in myeloma. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiasa M, Teramachi J, Oda A, Amachi R, Harada T, Nakamura S, Miki H, Fujii S, Kagawa K, Watanabe K, Endo I, Kuroda Y, Yoneda T, Tsuji D, Nakao M, Tanaka E, Hamada K, Sano S, Itoh K, Matsumoto T, Abe M.
  • 雑誌名: Leukemia 巻: 29 ページ: 207-217
  • 査読あり
• [雑誌論文] A randomized, double-blind phase 2 clinical trial of blosozumab, a sclerostin antibody, in postmenopausal women with low bone mineral density. (2015)
  • 著者名/発表者名: Recker RR, Benson CT, Matsumoto T, Bolognese MA, Robins DA, Alam J, Chiang AY, Hu L, Krege JH, Sowa H, Mitlak BH, Myers SL.
  • 雑誌名: J Bone Miner Res 巻: 30 ページ: 216-224
  • 査読あり
• [雑誌論文] Eldecalcitol reduces osteoporotic fractures by unique mechanisms. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kondo S, Takano T, Ono Y, Saito H, Matsumoto T
  • 雑誌名: J Steroid Biochem Mol Biol 巻: 148 ページ: 232-238
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Effect of Discontinuing Treatment with Blosozumab: Follow-up Results of a Phase 2 Randomized Clinical Trial in Postmenopausal Women with Low Bone Mineral Density. (2015)
  • 著者名/発表者名: Recknor CP, Recker RR, Benson CT, Robins DA, Chiang AY, Alam J, Hu L, Matsumoto T, Sowa H, Sloan JH, Konrad RJ, Mitlak BH, Sipos AA
  • 雑誌名: J Bone Miner Res 巻: E-pub Feb 24 ページ: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Defining and targeting myeloma stem cell-like cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Abe M, Harada T, Matsumoto T
  • 雑誌名: Stem Cells 巻: 32 ページ: 1067-1073
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Magnetically responsive smart nanoparticles for cancer treatment with a combination of magnetic hyperthermia and remote-control drug release. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hayashi K, Nakamura M, Miki H, Ozaki S, Abe M, Matsumoto T, Sakamoto W, Yogo T, Ishimura K
  • 雑誌名: Theranostics 巻: 4 ページ: 834-844
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Vitamin D analogs and bone: preclinical and clinical studies with eldecalctol. (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto-T, Takano T, Saito H, Takahashi F
  • 雑誌名: BoneKEy Reports 巻: 3 ページ: 513
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fracture Risk Reduction with Denosumab in Japanese Postmenopausal Women and Men with Osteoporosis: Denosumab fracture Intervention RandomizEd placebo Controlled Trial (DIRECT). (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T, Matsumoto T, Sugimoto T, Hosoi T, Miki T, Gorai I, Yoshikawa H, Tanaka Y, Tanaka S, Sone T, Nakano T, Ito M, Matsui S, Yoneda T, Takami H, Watanabe K, Osakabe T, Shiraki M, Fukunaga M
  • 雑誌名: J Clin Endocrinol Metab 巻: 99 ページ: 2599-2607
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Relationship Between The Effect Of Eldecalcitol And Serum 25(OH)D Level. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takano T, Kondo S, Saito H, Matsumoto T
  • 雑誌名: J Steroid Biochem Mol Biol 巻: 144 ページ: 124-127
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] High serum parathyroid hormone and calcium are risk factors for hypertension in Japanese patients. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yagi S, Aihara K, Kondo T, Endo I, Hotchi J, Ise T, Iwase T, Akaike M, Matsumoto T, Sata M
  • 雑誌名: Endocr J 巻: 61 ページ: 727-733
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Bisphosphonate ISS Flight Experiment. (2014)
  • 著者名/発表者名: LeBlanc A, Matsumoto T, Jones J, Shapiro J, Lang T, Shackelford L, Smith SM, Evans H, Spector E, Ploutz-Snyder R, Sibonga J, Keyak J, Nakamura T, Kohri K, Ohshima H, Moralez G
  • 学会等名: American Society of Bone and Mineral Research
  • 発表場所: Houston (USA)
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-15
  • 招待講演
• [学会発表] Interleukin-11 is an important factor for mechanical stress-induced osteoblast differentiation and bone formation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kondo, Bingzi Dong, Takashi Omatsu, Yukiyo Ohnishi, Itsuro Endo, Masahiro Abe, Shinichi Aizawa, Hiroshi Sakaue, Toshio Matsumoto
  • 学会等名: American Society of Bone and Mineral Research
  • 発表場所: Houston (USA)
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-15
• [学会発表] Effect of a calcilytic compound in autosomal dominant hypocalcemia model mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Bingzi Dong, Itsuro Endo, Takeshi Kondo, Yukiyo Ohnishi, Masahiro Abe, Seiji Fukumoto, Tomoka Hasegawa, Norio Amizuka, Shin-ichi Aizawa, Toshio Matsumoto
  • 学会等名: American Society of Bone and Mineral Research
  • 発表場所: Houston (USA)
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-15