2021 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of factors contributing to the inhibition of osteoarthritis progression by improving mechanical loading and search for new treatment methods
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21H03053
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
松田 秀一 京都大学, 医学研究科, 教授 (40294938)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
西谷 江平 京都大学, 医学研究科, 特定助教 (70782407)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 変形性膝関節症 / 高位脛骨骨切り術 / マイクロアレイ / 滑膜 / 炎症 / マクロファージ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究においては、膝関節の力学的負荷を軽減させる手術である高位脛骨骨切り術(HTO)前後の組織を解析することにより、力学的負荷による変形性関節症の進行とその抑制に最も寄与する生体内の因子（群）について解析することを目的とする。これまでに研究参加に同意を得た34例に対し、HTO施行時および1年後のプレート抜去手術時に滑膜組織、血液、関節液を採取することができた。初期の３検体のHTO前、プレート抜去時のサンプルを用いてマイクロアレイ解析を行い、有意に発現の増加する遺伝子として、CCL18などのM2マクロファージ関連マーカーを、有意に発現の低下する遺伝子として、JUNやFOS、IL1BやIL６などの炎症にかかわる遺伝子や、MMP1、MMP3などの蛋白分解酵素、また、CCL3などのM１マクロファージ関連マーカー得ることができた。パスウェイ解析を行い、発現亢進しているパスウェイとして、酸化的リン酸化が、発現低下しているパスウェイとしてToll-like receptor signalingや関節リウマチ、TNF signalingなどが認められた。確認のためRealtime PCRを行い、IL1BやIL６炎症性サイトカインの発現低下やM１マクロファージ関連マーカーの低下とM2マクロファージ関連マーカーの上昇を認めた。滑膜組織から凍結切片を作成し、HE染色を行い、HTO施行時には肥厚していたLining layerの層がプレート抜去時は薄くなっていることや、sub-lining layerでの炎症所見の改善も認めている。また、CD206、CD80などのマクロファージマーカーの蛍光染色も施行している。
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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
高位脛骨骨切り術(HTO)からのサンプル採取が順調にすすみ、これまでに３４例の検体を得ることができた。患者からの同意を得て検体を取ることが重要であるので、この点では順調な進捗と考える。初期のサンプルからマイクロアレイ解析も行うことができ、マクロファージの局在の変化が起きているという重要な視点もわかってきた。滑膜組織の凍結切片の作成も順調にすすみ、関節液もほぼ全てのHTO手術時、プレート抜去時の患者から採取できた。滑膜組織のマクロファージ関連マーカーの免疫染色、関節液のELISAも開始できており、概ね順調に推移していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
凍結切片を用いて、HE染色での滑膜のスコア化、HTOのM1、M2マーカーの免疫組織学的検索を進める、関節内環境の変化による滑膜での発現の変化やについて検討を行う。さらにTissue residentマクロファージについても滑膜組織を用いて検討を行う。
関節液についても、炎症性サイトカイン、蛋白分解酵素、などの関節液中の濃度を検出する。
滑膜を構成する主な細胞であるマクロファージと滑膜線維芽細胞がHTOでの関節環境により受ける影響について検討を行う。HTO施行時、プレート抜去時の軟骨微小フラグメントに着目して、定量を行う。人工膝関節置換術で採取した軟骨より軟骨微小フラグメントを作成する。末梢血単核細胞から誘導したマクロファージ、手術時に採取した滑膜から培養した滑膜繊維芽細胞を軟骨微小フラグメントで刺激し、real-time PCR、ELISAで遺伝子発現、タンパク発現について検討を行う。また軟骨微小フラグメントで刺激によるマクロファージの極性化への影響についての検討を行う。HTO前後の患者立脚型スコアと、炎症性サイトカイン、蛋白分解酵素、マクロファージマーカーの遺伝子発現の変化やタンパク濃度の変化の関連について検討を行う。
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