Single-cell analysis and identification of inflammatory osteoclasts responsible for the pathophysiology of rheumatoid arthritis

负责类风湿性关节炎病理生理学的炎症破骨细胞的单细胞分析和鉴定

• 批准号: 21K08464
• 负责人: 横田 和浩
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Saitama Medical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K08464/
• 关键词: 関節リウマチ; 関節破壊; 破骨細胞; 破骨細胞分化誘導因子（RANKL）; 炎症性サイトカイン; 細胞内シグナル伝達経路; ヤヌスキナーゼ阻害薬; 骨破壊; RANKL; シングルセル解析; 破骨細胞分化誘導因

関節リウマチ（rheumatoid arthritis：RA）における多発性関節炎による進行性の関節破壊は、主に炎症性サイトカインが関与している。研究代表者は、RA患者の末梢血単球を炎症性サイトカイン（腫瘍壊死因子：TNF-αとインターロイキン-6：IL-6）で刺激・培養することにより、TNF-αとIL-6誘導性破骨細胞が分化することを世界で初めて報告した。本研究の目的は、研究代表者が同定した新規の炎症性破骨細胞と従来の破骨細胞の相違を明らかにし、炎症性破骨細胞の機能と関節リウマチにおける病的意義を解明することである。当初、炎症性破骨細胞および破骨細胞の分化におけるエピジェネティクス制御の解明についての検討を開始したが、ヒト末梢血からの単球分離では解析するために必要な細胞数が得られないこと、全細胞解析では各培養細胞群が不均一な細胞集団であることから、再現性のある結果が得られず、実験を断念せざるを得ない状況であった。一方、RAの新規治療薬としては、2013年から分子標的薬（細胞内シグナル伝達経路阻害薬）：ヤヌスキナーゼ（Janus kinase：JAK）阻害薬が使用されるようになった。しかし、JAK阻害薬の関節破壊抑制の機序は不明な点が多く、炎症性破骨細胞および破骨細胞の分化誘導能および転写因子への影響については知られていなかった。そこで、研究代表者はRA患者の末梢血から単球を分離し、炎症性破骨細胞と破骨細胞へ分化誘導させる際に生理学的な濃度（10～500 nM）のJAK阻害薬を同時に添加し、炎症性破骨細胞および破骨細胞への分化誘導能に対する影響を調べた。その結果、JAK阻害薬は、RA患者末梢血単球からの炎症性破骨細胞への分化を濃度依存性に抑制したが、破骨細胞への分化を抑制しないことが明らかになった。このことからJAK阻害薬の関節破壊抑制機序の1つには、従来の破骨細胞ではなく、新規の炎症性破骨細胞への分化抑制作用が関与している可能性が示された。

Arthritis (RA) is a progressive, inflammatory arthritis. The study's representatives report that peripheral blood cells in RA patients are inflammatory and that TNF-α and IL-6 induce osteoclast differentiation in culture. The purpose of this study is to clarify the relationship between inflammatory osteoclasts and osteoclasts, and to clarify the role of inflammatory osteoclasts in joint disease. The study of differentiation of inflammatory osteoclasts and osteoclasts was initiated, and the number of cells necessary for isolation of single spheres from peripheral blood was analyzed. The results of whole cell analysis were obtained from heterogeneous cell populations and reproducible results. A new treatment for RA was developed in 2013. Molecular target drugs (intracellular pathway inhibitors): Janus kinase (JAK) inhibitors were used. The mechanism of JAK inhibition of joint destruction is unknown. Inflammatory osteoclasts and osteoclast differentiation inducers and transcription factors are affected. In addition, the study participants were able to modulate the effects of JAK inhibitors at physiological concentrations (10 - 500 nM) on the isolation of peripheral blood lymphocytes from RA patients and induction of inflammatory osteoclast differentiation. The results showed that JAK inhibitors inhibited the differentiation of inflammatory osteoclasts in RA patients in a concentration-dependent manner. The first part of the inhibition mechanism of JAK inhibition is related to the inhibition of differentiation of inflammatory osteoclasts.

项目成果

Characteristics of Tumor Necrosis Factor-alpha and Interleukin-6-Induced Osteoclasts in Peripheral Blood and Bone Tissue from Patients with Rheumatoid Arthritis

类风湿性关节炎患者外周血和骨组织中肿瘤坏死因子-α和白细胞介素6诱导的破骨细胞特征

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazuhiro Yokota;Miyoko Sekikawa;Shinya Tanaka;Yoshimi Aizaki;Yuho Kadono;Hiromi Oda;Toshihide Mimura
• 通讯作者: Toshihide Mimura

関節リウマチ患者の末梢血と骨組織におけるTNF-αとIL-6誘導性破骨細胞の特徴

类风湿关节炎患者外周血和骨组织中TNF-α和IL-6诱导的破骨细胞特征

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazuhiro Yokota;Miyoko Sekikawa;Shinya Tanaka;Yoshimi Aizaki;Yuho Kadono;Hiromi Oda;Toshihide Mimura;横田和弘，関川三四子，田中伸哉，相崎良美，門野夕峰，織田弘美，秋山雄次，三村俊英
• 通讯作者: 横田和弘，関川三四子，田中伸哉，相崎良美，門野夕峰，織田弘美，秋山雄次，三村俊英

関節リウマチの臨床免疫学的なアプローチと治療

类风湿性关节炎的临床免疫学方法和治疗

• 发表时间: 2021
• 作者: 吉村 元樹;木本 泰孝;綾野 雅宏;三苫 弘喜;小野 伸之;有信 洋二郎;赤司 浩一;堀内 孝彦;新納 宏昭;横田和浩
• 通讯作者: 横田和浩

関節リウマチにおける骨破壊のメカニズムJAK阻害剤によるその制御

类风湿性关节炎骨质破坏的机制 JAK 抑制剂对其的控制

• 发表时间: 2021
• 作者: Hiroto Tsuboi;Fumika Honda;Hirofumi Toko;Ayako Kitada;Yuya Kondo;Takayuki Sumida;and Isao Matsumoto;横田和浩
• 通讯作者: 横田和浩

Functional Differences Between RANKL-Induced Osteoclasts and Tumor Necrosis Factor alpha and Interleukin-6- Induced Osteoclasts Differentiated From Peripheral Blood Mononuclear Cells in Patients With Rheumatoid Arthritis.

类风湿关节炎患者中 RANKL 诱导的破骨细胞与肿瘤坏死因子 α 和白介素 6 诱导的从外周血单核细胞分化而来的破骨细胞之间的功能差异。

• 发表时间: 2021
• 作者: Kazuhiro Yokota;Kojiro Sato;Yoshimi Aizaki;Shinya Tanaka;Noritsune Kozu;Yuho Kadono;Hiromi Oda;Toshihide Mimura
• 通讯作者: Toshihide Mimura