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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of physiological and pathological function of membrane-bound and soluble RANKL

Research Project

Project/Area Number 18H02919
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

岡本 一男  東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 特任准教授 (00436643)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords骨代謝 / サイトカイン / RANKL / 破骨細胞
Outline of Annual Research Achievements

骨の恒常性は骨芽細胞による骨形成と破骨細胞による骨吸収のバランスによって維持される。サイトカイン・RANKLは破骨細胞分化の必須因子であり、間葉系支持細胞から供給される。RANKLは膜型として発現する他、細胞外領域で切断され可溶型タンパク質として産生されることが知られているが、膜型・可溶型のそれぞれの生理的意義は詳しく解析されていない。またRANKLは免疫組織形成や乳腺成熟、がんなど多岐に亘る生体制御機能を有するが、いずれにおいても膜型と可溶型の寄与については不明である。そこで本課題ではゲノム編集技術による遺伝子変異マウスの解析を通じて、膜型RANKLおよび可溶型RANKLの生体制御能の解明を目指す。本年度では、CRISPR/Cas9システムによるゲノム編集技術を用いて、可溶型RANKLが産生されないマウス (RANKLΔS)、および膜型RANKLが産生されないマウス(RANKLΔMマウス)を作製した。骨芽細胞をはじめとした破骨細胞支持細胞およびT細胞を用いたin vitro解析、ならびに血清中、骨髄液中のRANKLの測定により、RANKLΔSでは可溶型のみが欠損していること、RANKLΔMマウスでは膜型RANKLのみが発現されないことを検証した。さらに、RANKLΔSマウスとRANKLΔMマウスの骨組織を、μCT解析、軟X線解析、病理組織標本を用いた骨形態計測を通じて解析した。可溶型RANKL欠損マウスは、RANKL欠損マウスと異なり正常な歯の萌出が確認され、骨量、骨密度、破骨細胞数も野生型マウスと同等であった。以上より、可溶型RANKLは生理的状況下における骨代謝には必須ではないことを明らかとなった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

RANKLΔSマウスおよびRANKLΔMマウスの作製も順調に進み、概ね計画通りに解析が進んでいる。RANKLΔSマウスでは、血清中、骨髄液中、新生仔頭蓋冠由来骨芽細胞の培養液中に可溶型RANKLが全く検出されず、一方膜型RANKLの発現は正常であったことから、可溶型RANKLのみを選択的に欠損したマウスを作出することに成功している。しかしながら、RANKLΔSマウスの骨表現型は正常であったことから、可溶型RANKLは生理的状況下における骨代謝には必須ではないことをin vivoレベルで実証することができた。一方、RANKLΔMマウスでは、興味深いことに歯の萌出異常が認められ、顕著な骨量上昇が認められている。歯の萌出異常の程度や骨量に個体間で幾らか差異が認められるため、引き続き精査して調べていく予定である。今年度で両マウスが作製できたことから、次年度以降の免疫組織形成・乳腺成熟の解析、炎症性骨疾患、閉経後骨粗鬆、がんなどの病態モデル解析が計画通りに進められる状況にある。

Strategy for Future Research Activity

RANKLΔSマウスとRANKLΔMマウスにおける胸腺上皮細胞の分化、リンパ節形成、乳腺成熟、乳腺上皮細胞の分化を解析し、組織発生における膜型RANKLと可溶型RANKLの役割を明らかにする。また各種の病態モデルを用いて、膜型RANKLおよび可溶型RANKLの病理学的意義を明らかにする。C57BL6背景のRANKLΔSマウスを用いて、閉経後骨粗鬆モデルとして卵巣摘出(OVX)モデル、およびB16F10メラノーマ細胞株、EO771乳がん細胞株を用いた腫瘍移入モデルを実施する。左心室投与による骨転移モデルのほか、静脈注射による肺転移モデル、皮下移植による原発巣モデルも実施する。また、関節リウマチモデルとしてコラーゲン誘導性関節炎モデルを実施する。コラーゲン誘導性関節炎モデルはC57BL6背景では発症率が極めて低く、より発症率が高いDBA1背景で評価する必要がある。そこでCRISPR/Cas9法により、DBA1背景のRANKLΔS、RANKLΔMマウスを新規に作製することも計画している。以上の解析結果から、病的状況下における膜型RANKLと可溶型RANLKLの役割を明らかにする。

  • Research Products

    (26 results)

All 2019 2018 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 4 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Efficacy of an orally active small-molecule inhibitor of RANKL in bone metastasis2019

    • Author(s)
      Nakai Yuta、Okamoto Kazuo、Terashima Asuka、Ehata Shogo、Nishida Jun、Imamura Takeshi、Ono Takashi、Takayanagi Hiroshi
    • Journal Title

      Bone Research

      Volume: 7 Pages: 1

    • DOI

      10.1038/s41413-018-0036-5

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Autoregulation of Osteocyte Sema3A Orchestrates Estrogen Action and Counteracts Bone Aging2019

    • Author(s)
      Hayashi Mikihito、Nakashima Tomoki、Yoshimura Noriko、Okamoto Kazuo、Tanaka Sakae、Takayanagi Hiroshi
    • Journal Title

      Cell Metabolism

      Volume: 29 Pages: 627~637.e5

    • DOI

      10.1016/j.cmet.2018.12.021

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Arginine methylation controls the strength of γc-family cytokine signaling in T cell maintenance2018

    • Author(s)
      Inoue Maia、Okamoto Kazuo、Terashima Asuka、Nitta Takeshi、Muro Ryunosuke、Negishi-Koga Takako、Kitamura Toshio、Nakashima Tomoki、Takayanagi Hiroshi
    • Journal Title

      Nature Immunology

      Volume: 19 Pages: 1265~1276

    • DOI

      10.1038/s41590-018-0222-z

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Osteoimmunology2018

    • Author(s)
      Okamoto Kazuo、Takayanagi Hiroshi
    • Journal Title

      Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine

      Volume: 9 Pages: a031245~a031245

    • DOI

      10.1101/cshperspect.a031245

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] アルギニンメチル基転移酵素によるT細胞制御2019

    • Author(s)
      岡本 一男、井上 真以亜、中島 友紀、高柳 広
    • Organizer
      第4回日本骨免疫学会 ウインターセミナー
  • [Presentation] 可溶型RANKLの破骨細胞分化および免疫組織形成における生理的意義2019

    • Author(s)
      浅野 達雄、岡本 一男、中井 雄太、堤 雅紀、末松 綾子、岡村 匡史、新田 剛、高柳 広
    • Organizer
      第4回日本骨免疫学会 ウインターセミナー
  • [Presentation] 骨免疫学~病態に潜む骨と免疫のコミュニケーションを探る~2019

    • Author(s)
      岡本 一男
    • Organizer
      宮崎 医学と医療の最前線を考える会2019
    • Invited
  • [Presentation] Osteoblast ablation during sepsis causes immunosuppression2018

    • Author(s)
      Asuka Terashima, Kazuo Okamoto and Hiroshi Takayanagi
    • Organizer
      7th International Conference on Osteoimmunology: Interactions of the Immune and Skeletal Systems
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] RANKL阻害による自己免疫疾患及びがん治療の展望2018

    • Author(s)
      岡本 一男
    • Organizer
      第4回日本骨免疫学会
    • Invited
  • [Presentation] NKT細胞の初期分化に必須な制御因子の同定2018

    • Author(s)
      寺島 明日香、井上 真以亜、岡本 一男、根岸(古賀) 貴子、中島 友紀、高柳 広
    • Organizer
      第4回日本骨免疫学会
  • [Presentation] 破骨細胞分化と免疫組織形成における可溶型RANKLの生理的意義2018

    • Author(s)
      浅野 達雄、岡本 一男、中井 雄太、堤 雅紀、末松 綾子、岡村 匡史、新田 剛、高柳 広
    • Organizer
      第4回日本骨免疫学会
  • [Presentation] Muscle injury triggers heterotopic ossification in Acvr1Q207D mice2018

    • Author(s)
      Wenqiang Yin, Kazuo Okamoto, Asuka Terashima, Takehito Ono, Hiroshi Takayanagi
    • Organizer
      15th Bone Biology Forum
  • [Presentation] 可溶性RANKLの生理学的機能に関する解析2018

    • Author(s)
      岡本 一男
    • Organizer
      第19回運動器科学研究会
  • [Presentation] 血球系細胞におけるEF-handタンパク質Efpの生理機能解析2018

    • Author(s)
      岡本 一男、井上 真以亜、中島 友紀、高柳 広
    • Organizer
      日本リウマチ学会 第5回ベーシックリサーチカンファレンス
  • [Presentation] 生理的状況下における可溶型RANKLの破骨細胞分化と免疫組織形成への寄与2018

    • Author(s)
      浅野 達雄、岡本 一男、中井 雄太、堤 雅紀、末松 綾子、岡村 匡史、新田 剛、高柳 広
    • Organizer
      日本リウマチ学会 第5回ベーシックリサーチカンファレンス
  • [Presentation] がん骨転移に対するRANKL低分子阻害剤の有効性評価2018

    • Author(s)
      中井 雄太、岡本 一男、寺島 明日香、江幡 正悟、西田 純、小野 卓史、高柳 広
    • Organizer
      日本リウマチ学会 第5回ベーシックリサーチカンファレンス
  • [Presentation] アルギニンメチル基転移酵素PRMT5は、T細胞におけるγcファミリーサイトカインのシグナル強度を制御する2018

    • Author(s)
      井上 真以亜、岡本 一男、中島 友紀、高柳 広
    • Organizer
      日本リウマチ学会 第5回ベーシックリサーチカンファレンス
  • [Presentation] 破骨細胞と樹状細胞で発現するGsod遺伝子の機能解析2018

    • Author(s)
      杉田 拓也、岡本 一男、高柳 広
    • Organizer
      日本リウマチ学会 第5回ベーシックリサーチカンファレンス
  • [Presentation] 全身炎症時の免疫不全に対する治療標的としての骨芽細胞の検討2018

    • Author(s)
      寺島 明日香、岡本 一男、高柳 広
    • Organizer
      日本リウマチ学会 第5回ベーシックリサーチカンファレンス
  • [Presentation] Acvr1Q207Dマウスを用いた筋肉損傷により異所性骨化の誘導2018

    • Author(s)
      Wenqiang Yin, Kazuo Okamoto, Asuka Terashima, Takehito Ono, Hiroshi Takayanagi
    • Organizer
      日本リウマチ学会 第5回ベーシックリサーチカンファレンス
  • [Presentation] 骨粗鬆症の治療の進歩2018

    • Author(s)
      岡本 一男
    • Organizer
      公益財団法人日本リウマチ財団 法人賛助会員セミナー
    • Invited
  • [Presentation] 骨免疫学の進歩2018

    • Author(s)
      岡本 一男
    • Organizer
      第33回日本臨床リウマチ学会
    • Invited
  • [Presentation] Muscle injury triggers heterotopic ossification in Acvr1Q207D mice2018

    • Author(s)
      Wenqiang Yin, Kazuo Okamoto, Asuka Terashima, Takehito Ono, Hiroshi Takayanagi
    • Organizer
      12th International BMP Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] PRMT5-mediated arginine methylation essential for the strength of γc family cytokine signaling in T cell maintenance2018

    • Author(s)
      Maia Inoue, Kazuo Okamoto, Hiroshi Takayanagi
    • Organizer
      第47回日本免疫学会学術集会
  • [Book] 別冊BIO Clinica慢性炎症と疾患 通巻22号/炎症疾患における骨の障害と修復機構2019

    • Author(s)
      岡本 一男、高柳 広
    • Total Pages
      -
    • Publisher
      株式会社 北隆館
  • [Remarks] 東京大学大学院医学系研究科 免疫学 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.osteoimmunology.com

URL: 

Published: 2019-12-27  

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