後縦靭帯骨化症解明および治療に向けた多面的研究

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17209012
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 井ノ上 逸朗 東京大学, 医科学研究所, 寄付研究部門教員 (00192500)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田嶋 敦 東京大学, 医科学研究所, 寄付研究部門教員 (10396864)
• Keywords: OPLL / 異所性骨化 / 靭帯骨化 / アソシエーション・スタディ / SNP / マイクロアレイ解析

Research Abstract

後縦靱帯骨化症の遺伝要因を解明するためにゲノム全域での疾患遺伝子同定を試みた。罹患同胞対数は141対に増やすことができている。ゲノムを網羅する420個のマイクロサテライトマーカーを用い、もっとも強い連鎖を21番染色体長腕で認めた。連鎖領域の150個の遺伝子、600SNPについて、2段階のスクリーニングにより、7個の遺伝子で有意差を得るにいたった。collagen 6A1遺伝子(COL6A1)に32個のSNPを同定し、それぞれでアソシエーション・スタディをおこなった結果、イントロン32に存在するSNPで最も強い有意差を得た(P=0.000003)。COL11A2同様患者靭帯細胞を用いてCOL6A1へのスプライシングへの影響などを検討したものの、いまだSNPによる機能変化を検出できていない。
OPLLのような多因子疾患では遺伝要因のみで病態を形成するわけでなく、OPLLを理解するためには多面的なアプローチが求められる。OPLLは外科疾患であるので、後縦靱帯そのものもしくは他の靭帯細胞を得ることができ、患者の組織でなにがおこっているか遺伝子レベルで調べることが可能である。OPLL患者由来靭帯細胞を得ることにより骨分化の程度、mRNA発現、実験手法による遺伝子機能解析などをおこなうことができる。近年、組織、細胞の遺伝子発現を網羅的に検出する手法、マイクロアレイ法がよく用いられている。個別の遺伝子発現は従来も検討されていたが、1-2万個の遺伝子発現を同時に検討するマイクロアレイ解析により、包括的遺伝子発現、ひいては病態の全体像を明らかにすることができるようになった。OPLL患者の後縦靱帯の非骨化組織に病変と関連する遺伝子発現変化が存在するであろうが、患者、対照から後縦靱帯を得にくいこともあり、多くは棘間靭帯を用いている。組織を細切し、遊走細胞を培養することにより、培養靭帯細胞を得ることができる。骨芽細胞誘導培地で培養もしくはBMPで刺激すると、アルカリフォスファターゼ上昇などOPLL由来靭帯細胞は対照細胞より強い骨化傾向を示す。すなわちOPLL由来細胞にはすでに骨化傾向を示すなんらかの病態が存在していることを示す。近年、マイクロアレイを用いた網羅的遺伝子発現プロファイル解析が病態を知る手立てとして有用であることがよく知られるようになった。OPLL由来細胞において骨化誘導に伴い変化する遺伝子群を検討した。対照と比較して2倍以上の遺伝子発現差を示しかつ統計的に有意差を認めた遺伝子を選択した。OPLLで骨分化とともに顕著に発現上昇を認めた遺伝子の中で、転写因子promyelotic leukemia zinc finger (PLZF)が同定できた。

Research Products

• [Journal Article] Evidence for natural selection in the HAVCR1 gene : high degree of amino-acid variability in the mucin domain of human HAVCR1 protein. (2005)
  • Author(s): Nakajima T, Wooding S, Satta Y, Jinnai N, Goto S, Hayasaka I, Saitou N, Guan-Jun J, Tokunaga K, Jorde LB, Emi M, Inoue I.
  • Journal Title: Genes Immun 6 Pages: 398-406
• [Journal Article] PLZF promotes osteoblastic differentiation of human mesenchymal stem cells as an upstream regulator of CBFA1. (2005)
  • Author(s): Ikeda R, Yoshida K, Tsukahara S, Sakamoto Y, Tanaka H, Furukawa-K, Inoue I.
  • Journal Title: J Biol Chem 280 Pages: 8523-8530
• [Journal Article] COL6A1, the candidate gene for ossification of posterior longitudinal ligament, is associated with diffuse idiopathic skeletal hyperostosis in Japanese. (2005)
  • Author(s): Tsukahara S, Miyazawa N, Akagawa H, Forejtova S, Pavelka K, Tanaka T, Toh S, Tajima A, Akiyama I, Inoue I.
  • Journal Title: Spine 30 Pages: 2321-2324
• [Journal Article] Genome-wide linkage analysis of mandibular prognathism in Korean and Japanese patients. (2005)
  • Author(s): Yamaguchi T, Park S-B, Narita A, Maki K, Inoue I.
  • Journal Title: J Dent Res 84 Pages: 255-259
• [Journal Article] PLZF and TSG-6 identified by gene expression analysis play roles in the pathogenesis of OPLL.
  • Author(s): Inoue I, Tsukahara S.
  • Journal Title: J Pharmacol Sci (in press)
• [Journal Article] Zebrafish numb homologue : phylogenetic evolution and involvement in regulation of left-right asymmetry.
  • Author(s): Niikura Y, Tabata Y, Tajima A, Inoue I, Arai K, Watanabe S.
  • Journal Title: Mech Dev (in press)
• [Book] Ossification of the posterior longitudinal ligament.
  • Author(s): Inoue I.(Yonenobu K, Nakamura K, Toyama Y(eds))
  • Publisher: Springer, Tokyo(in press)