Investigation of mechanism for anti DKK-1 antibody possessing bone formation

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K11753
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 井上 美穂 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学域), 助教 (20271059)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 正久 徳島文理大学, 薬学部, 教授 (20223274) ; 宮城 麻友 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学域), 助教 (20625719) ; 松香 芳三 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(歯学域), 教授 (90243477)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 抗DKK-1抗体 / 骨代謝 / 骨形成能 / 骨粗しょう症モデルマウス / TNF-α

Outline of Annual Research Achievements

抗DKK-1抗体の効果メカニズムを解明することで、新たな骨粗鬆症治療薬、骨形成、骨補填剤としての可能性を探索する。骨代謝に関連するWnt/βカテニンシグナルは、骨細胞、骨芽細胞から産生されるDKK-1により阻害され、骨芽細胞の分化抑制、破骨細胞の形成促進が報告されている。抗DKK-1抗体はWnt/βカテニンシグナルを阻害しないため、骨形成作用を有すると考えられる。
動物実験に際し、徳島大学動物実験委員会にて承認（T29-51）を受け、マウス長管骨の骨髄から分離培養した骨髄細胞を用いて、細胞増殖能、分化能を検討した。細胞増殖能においては、抗DKK-1抗体投与群、TNF-α投与群、抗DKK-1抗体＋TNF-α投与群、コントロール群において、有意な差は認められなかった。細胞分化能は、アルカリフォスファターゼ活性、アリザリンレッド染色について検討し、抗DKK-1抗体投与群はコントロール群と差は認められなかったが、TNF-α投与群、抗DKK-1抗体＋TNF-α投与群においては、活性が抑制される傾向にあり、TNF-α投与によって分化が抑えられることが示唆された。また、RNAを抽出し、定量性RT－PCR法を用いて、検討したところ、骨代謝マーカーであるタイプ１コラーゲン、オステオカルシン、ALP、破骨細胞に関連するカテプシンKが抗DKK-1 抗体投与群で高い値を示した。また、骨粗しょう症モデルマウスにおいては、マイクロCTを用いた骨量解析で抗DKK１抗体投与マウスの骨量が増加した。組織学的検討においては抗DKK-1抗体投与群で骨量は増加したがTRAP陽性細胞率は変化がなかった。
以上の結果から、抗DKK-１抗体は骨形成能の増加が認められ、骨芽細胞、破骨細胞の活性化を制御する可能性が示唆された。