Study on intracellular Ca2+ regulation in endochondral ossification and its application to bone-related diseases

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H03802
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Ichimura Atsuhiko 京都大学, 薬学研究科, 助教 (10609209)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 植田 洋平 京都大学, 医学研究科, 特定助教 (30848213) ; 近藤 武史 京都大学, 生命科学研究科, 特定講師 (60565084) ; 伊藤 宣 公益財団法人大原記念倉敷中央医療機構(臨床医学研究所 臨床医学研究開発部), クリニカルサイエンスリサーチグループ, 研究員 (70397537)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 軟骨内骨化 / 細胞内Ca2+ / 小胞体ストレス / 小胞体 / Ca2+ストア / 細胞死

Outline of Final Research Achievements

We analyzed the intracellular Ca2+ regulation mechanisms in endochondral ossification using our original Ca2+ imaging system and obtained the following major results on intracellular Ca2+ signaling: 1) Tric-b deficiency induces abnormal intracellular Ca2+ signaling in chondrocytes, resulting in impaired collagen secretion and endoplasmic reticulum stress induction, leading to atypical cell death. 2) We found that C-type natriuretic peptide (CNP) activates intracellular Ca2+ signaling in chondrocytes and identified novel signaling pathways, including TRPM7 and BK channel, that are associated with the bone elongation-promoting effects of CNP.

Free Research Field

分子薬理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

細胞内Ca2+シグナルは多様な機能を制御する。長骨伸長を担う軟骨細胞内Ca2+の動態やその制御分子機構はそのほとんどが不明であり、分子機序の解を目指す本研究の学術的意義は高い。また、本研究により明らかになったCa2+シグナルを構築する分子機序は、TRIC-B変異などに起因する骨系統疾患治療の新たな創薬標的分子の提案や、CNPアナログペプチドの薬効増強方法や、CNPの新規シグナル経路を踏まえた補助薬剤の開発などによる医薬領域への波及効果を有する。