RANKL結合ペプチドのオリゴマー化による新規骨形成促進剤の創生

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25293377
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 青木 和広 東京医科歯科大学, 医歯(薬)学総合研究科, 准教授 (40272603)
• 研究分担者: 本間 雅 東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (60401072)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 骨形成 / BMP-2 / RANKL結合ペプチド / 粘膜下注射 / 骨造成 / 低侵襲 / ゼラチンハイドロゲル

研究実績の概要

本研究課題は、RANKLを骨形成促進薬の新たな創薬ターゲットと考え、RANKLに結合するペプチドの臨床応用に向けた研究展開をすることを目標として研究を進めてきた。
今年度は以下のことが明らかとなった。
１）RANKL結合ペプチドであるOP3-4は骨芽細胞分化促進作用を持つが、単独では頭蓋骨骨欠損モデルの骨欠損をすべて埋めるほどの骨形成促進作用を持たない。OP3-4と同様なRANKL親和性をもつW9ペプチドも同様であり、BMP-2と併用することにより相乗的な骨形成促進作用を発揮することが明らかとなった。
２）0.56 mgのOP3-4を1μｇのリコンビナントヒトBMP-2と共に、直径20μｍの微粒子状ゼラチンハイドロゲルにしみこませることにより27ゲージの注射針を用いて粘膜下注射を行うことが可能となった。粘膜下注射を行うことにより、マウス上顎骨に骨新生を誘導することが出来た。
３）通常、BMP-2は担体の大きさ以上には骨を形成できないが、OP3-4を併用することにより、垂直的に盛り上がる骨を造成することが出来た。骨の石灰化は造成した組織の外側から中心に進むことが蛍光ラベルした非脱灰切片の観察により明らかとなった。このことは、石灰化が始まる前に、すでに骨となる塊が形成されていたことを示している。さらに、注射後7日目の注射部位ではBrDU陽性細胞がBMP-2単独群より増えていたことから、BMP-2により誘導された幹細胞がOP3-4により増殖し、垂直に粘膜を押し上げたのではないかと考えられた。
４）細胞表面のRANKLをオリゴマー化するためにOP3-4ペプチドをPEGに結合させたリポソームによりST-2細胞を刺激すると、AktやS6K1リン酸化というRANKLの細胞内への逆シグナルは刺激するものの、そのリン酸化強度はペプチド濃度を1.25％、2.5％、5％と上げても変化は認められず、またin vivoの骨形成促進作用も明らかではなかった。

現在までの達成度 (段落)

27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

27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

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

平成28年3月23日　東京医科歯科大学より本科研費を用いた仕事をプレスリリースしました。
「世界初、手術が不要の注射による簡便な顎骨造成をマウスで成功 」
― 歯科医が夢見る患者にやさしい治療法開発への期待 ―

研究成果

• [雑誌論文] Delivery of RANKL-Binding Peptide OP3-4 Promotes BMP-2–Induced Maxillary Bone Regeneration. (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Uehara, S. Mise-Omata, M. Matsui, Y. Tabata, R. Murali, M. Miyashin, and K. Aoki.
  • 雑誌名: J DENT RES 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1177/0022034516633170
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nanogel-crosslinked nanoparticles increase the inhibitory effects of W9 synthetic peptide on bone loss in a murine bone resorption model. (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshimi Sato, Neil Alles, Masud Khan, Kenichi Nagano, Mariko Takahashi, Yukihiko Tamura, Asako Shimoda, Keiichi Ohya, Kazunari Akiyoshi, Kazuhiro Aoki.
  • 雑誌名: International Journal of Nanomedicine 巻: 10 ページ: 3459-3473
  • DOI: 10.2147/IJN.S61566
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The inhibitory effects of a RANKL-binding peptide on articular and periarticular bone loss in a murine model of collagen-induced arthritis: A bone histomorphometric study. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kato G, Shimizu Y, Arai Y, Suzuki N, Sugamori Y, Maeda M, Takahashi M, Tamura Y, Wakabayashi N, Murali R, Ono T, Ohya K, Mise-Omata S and Aoki K.
  • 雑誌名: Arthritis Research & Therapy 巻: 17 ページ: 251-265
  • DOI: 10.1186/s13075-015-0753-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A threshold of mechanical strain intensity for the direct activation of osteoblast function exists in a murine maxilla loading model. (2015)
  • 著者名/発表者名: Natsuki Suzuki, Kazuhiro Aoki, Petr Marcián, Libor Borák, Noriyuki Wakabayashi.
  • 雑誌名: Biomech Model Mechanobiol 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1007/s10237-015-0746-1
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 医用ペプチド開発に向けた既存担体の応用研究. (2016)
  • 著者名/発表者名: 青木和広
  • 学会等名: 第66回医用高分子研究会
  • 発表場所: 首都大学東京 秋葉原サテライトキャンパス（東京都千代田区）
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-14
  • 招待講演
• [学会発表] The preliminary results on the effects of RANKL-binding peptide of cartilage destruction. (2015)
  • 著者名/発表者名: Md. Zahirul Haque Bhuyan, Yoshinari Y, Kawasaki M, Sugamori Y, Kato G, Takahashi M, Tamura Y, Aoki K.
  • 学会等名: 12th Bone Biology Forum
  • 発表場所: Cross Wave 幕張（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-08-21 – 2015-08-22
  • 国際学会
• [学会発表] 骨形態計測に用いられる非脱灰切片作成法の比較 (2015)
  • 著者名/発表者名: 青木和広
  • 学会等名: 第24回骨組織再生生物学会学術大会
  • 発表場所: 大阪歯科大学創立100周年記念館（大阪府大阪市中央区）
  • 年月日: 2015-08-21 – 2015-08-22
  • 招待講演
• [学会発表] 骨芽細胞におけるRANKL逆シグナルの役割（学会シンポジウム6_骨代謝カップリング機構の新展開3） (2015)
  • 著者名/発表者名: 本間 雅、林 円香、池淵祐樹、青木重樹、菅森泰隆、青木和広、鈴木洋史．
  • 学会等名: 第33回日本骨代謝学会学術集会
  • 発表場所: 京王プラザホテル（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-07-23 – 2015-07-25
• [学会発表] RANKL結合ペプチドの軟骨修復作用の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉成悠紀、Md. Zahirul Haque Bhuyan、田村幸彦、青木和広.
  • 学会等名: 第132回日本薬理学会関東部会
  • 発表場所: 明海大学浦安キャンパス（千葉県浦安市）
  • 年月日: 2015-07-04 – 2015-07-04
• [学会発表] NanoClikナノ粒子のペプチド除法性の検討―NanoClikナノ粒子がW9の骨吸収抑制作用を助けるメカニズム― (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊三、田村幸彦、大谷啓一、青木和広．
  • 学会等名: 第35回日本歯科薬物療法学会学術大会
  • 発表場所: 鶴見大学大学会館（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2015-06-21 – 2015-06-22
• [学会発表] マウス抜歯窩に局所適用したRANKL結合ペプチドとBMP-2の併用による骨形成促進作用の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 新井祐貴、青木和広、三瀬節子、清水康広、小野卓史、若林則幸.
  • 学会等名: 第35回日本骨形態計測学会
  • 発表場所: 倉敷市芸文館（岡山県倉敷市）
  • 年月日: 2015-06-04 – 2015-06-06
• [学会発表] A RANKL-binding peptide accelerates BMP-induced bone regeneration in murine maxilla by subperiosteal injections. (2015)
  • 著者名/発表者名: Uehara T, Mise S, Arai Y, Sugamori Y, Kato G, Tamura Y, Tabata Y, Murali R, Wakabayashi N, Miyashin M, Aoki K
  • 学会等名: 13th Congress of the Internatitonal Society of Bone Morphometry
  • 発表場所: 東京ガーデンパレス(東京都文京区）
  • 年月日: 2015-04-27 – 2015-04-29
  • 国際学会
• [図書] Impact of radiation on hematopoietic niche. (2015)
  • 著者名/発表者名: Mise-Omata S, Doi TS, Aoki K, Obata Y.
  • 総ページ数: 13
  • 出版者: edd. Kursad Turksen In Biology in Stem Cell Niche.
• [備考] 硬組織薬理学分野
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/hpha/
• [備考] プレス通知資料
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/archive-tmdu/kouhou/20160323.pdf
• [備考] 日刊工業新聞 ニューススイッチ
  • URL: http://newswitch.jp/p/4069
• [備考] マイナビニュース
  • URL: http://news.mynavi.jp/news/2016/03/23/039/
• [備考] H27東京医科歯科大学新聞掲載一覧
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/kouhou/press_release/newspaper/newspaper_H27/index.html