2019 Fiscal Year Annual Research Report
低酸素下での破骨細胞分化促進機構の解明と関節リウマチの新たな骨破壊治療法の開発
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18H02926
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
村田 浩一 京都大学, 医学研究科, 特定助教 (60806793)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉富 啓之 京都大学, 医学研究科, 准教授 (50402920)
寺尾 知可史 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, チームリーダー (60610459)
伊藤 宣 京都大学, 医学研究科, 准教授 (70397537)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 破骨細胞 / 低酸素 / 関節リウマチ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
関節リウマチは炎症性疾患で、関節リウマチの滑膜組織では細胞増殖の亢進、炎症細胞の浸潤に伴い酸素需要が増大し、低酸素状態となる。低酸素下では関節破壊の主役となる破骨細胞分化が促進する。本研究では低酸素下破骨細胞分化促進の機序を包括的に解明し、関節リウマチ特異的な骨破壊の治療法を探索することを目的とした。低酸素下破骨細胞分化促進に関わる転写因子の同定として、ゲノムワイド解析の結果かから予想された転写因子をsiRNAにてサイレンシングを行ったが、破骨細胞形成に差を認めず、低酸素で活性化されてさらに破骨細胞分化における役割が未知の転写因子は同定できなかったが、これらとともに働く因子が、siRNAならびに阻害剤を使った実験で、重要であることを発見した。この破骨細胞分化因子は、少なくとも破骨細胞分化における細胞代謝に関わる因子を制御していることがわかった。また、COMMD1が低酸素下破骨細胞分化に重要であることを以前に報告したが、COMMD familyのCOMMD2-COMMD10において、COMMD1同様に破骨細胞分化抑制因子である因子がsiRNAを用いた実験で同定された。この因子は他の細胞系も含めてその働きがほとんど分かっていない分子であるが、低酸素下ではタンパクレベルで発現が抑制され、その活性が抑制されていた。今後、新たに同定した破骨細胞分化因子において、その機能、既知の破骨細胞分化因子や低酸素関連遺伝子との相互作用、関節リウマチモデルマウスにおいて機能や役割を同定していく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1.低酸素下破骨細胞分化促進に関わる転写因子の同定
低酸素下で破骨細胞分化に関わる分子として予想された転写因子とともに働くある因子において、siRNAにてノックダウンすると破骨細胞分化が抑制され、またこの因子に対する阻害薬でも破骨細胞分化は抑制された。
この破骨細胞分化因子をsiRNAにてノックダウンして破骨細胞を誘導した系にてRNA-seqを施行した。この分化因子は低酸素応答に重要なHif関連遺伝子の発現を制御するとともに、破骨細胞分化における糖やアミノ酸などの細胞代謝に関わる因子を制御していることが認められた。またこの分子は関節リウマチの滑膜組織において発現が亢進していることが分かった。またこの転写因子の阻害剤を関節炎モデルマウスに投与すると著明に骨破壊を抑制することを確認した。
2.COMMD2-COMMD10について低酸素下破骨細胞分化にかかわる分子を同定する
上記の実験と同様に、ヒトCD14陽性細胞にsiRNAにてノックダウンを行うことで、低酸素下破骨細胞分化に寄与する因子の同定を行った。COMMD1同様に破骨細胞分化抑制因子である因子が同定された。この分子は他の細胞系を含めてその働きがほとんど調べられていない分子である。このCOMMD分子をsiRNAにてノックダウンして破骨細胞を誘導した系にてRNA-seqを施行した。この分子は細胞周期ならびに細胞代謝に関わる因子を制御していることが分かった。
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| Strategy for Future Research Activity |
1.低酸素下破骨細胞分化促進に関わる転写因子の同定
関節リウマチにおける滑膜炎でこの因子が誘導されていることを発見しており、どのような機序で関節リウマチで誘導されるか、各種サイトカイン刺激による誘導の有無を調べる。また、阻害剤を利用することで、関節炎モデルマウスの骨破壊抑制にきわめて有効であることを確認しており、引き続き骨粗鬆症モデルマウスも使用して、骨粗鬆症薬への応用も検討する。
2.COMMD2-COMMD10について低酸素下破骨細胞分化にかかわる分子の同定
上述の如く、破骨細胞分化抑制因子である因子が同定された。今後、低酸素のキープレーヤーであるHIFや炎症と破骨細胞分化をつなげるNF-kBとの相互作用についても調べる。また近年関節リウマチ骨破壊に寄与する単球サブセットも報告されており、これらへの関与の検討も行う。また現在、この分子の単球特異的ノックアウトマウスを作出しており、関節炎モデルマウスも使用して候補分子の炎症性関節炎での骨破壊における役割を調べる。
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