クロマチンと遺伝子発現の網羅的解析の併用による組織特異的石灰化機序の同定

通过染色质和基因表达的综合分析识别组织特异性钙化机制

• 批准号: 21K09816
• 负责人: 河野 尚平
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Hiroshima 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-21K09816/
• 关键词: 血管石灰化; 慢性腎不全; イノシトールリン酸; オミクス; 血管異所性石灰化; 血管平滑筋; 骨芽細胞; RNAシーケンシング; 異所性石灰化; 次世代シークエンシング

腎性骨症に代表される骨ミネラル代謝異常がみられる病態においては、骨量・骨質の低下とは対照的に、軟部組織の石灰化が惹起される。血管異所性石灰化は慢性腎不全患者において頻発し、予後不良因子となる。血管石灰化は骨芽細胞形成と共通のメカニズムと軟部組織に特有のメカニズムを有すと想定されており、骨形成を損なうことなく血管石灰化を抑制するためには、血管平滑筋に特有の石灰化メカニズムを解明することが必須である。イノシトール６リン酸（IP6）はハイドロキシアパタイト結晶に結合し、その成長を阻害することから血管石灰化治療薬として期待されているが、ハイドロキシアパタイト成長阻害を作用機序とすると硬組織の骨化をも阻害してしまう危険性が否定できない。IP6は細胞膜透過性は低いが、飲作用によりその一部が細胞内に取り込まれることが知られている。我々が新規に開発した膜透過型IP6（IP6-AM）は石灰化を阻害することを実証した。またIP6は骨芽細胞前駆細胞株KUSA-A1の石灰化を阻害したが、IP6-AMはその石灰化を抑制しなかった。さらに細胞内IP6代謝酵素の遺伝子発現を解析した結果、MOVASではIP6リン酸化酵素群が高発現している一方、KUSA-A1ではIP6脱リン酸化酵素が高発現しており、それぞれの細胞において細胞内IP6代謝が異なることが示唆された。MOVASの石灰化誘導２－３日で平滑筋マーカー遺伝子の低下と石灰化関連遺伝子の増加が確認されたので、石灰化誘導後３日のRNAサンプルを作製した。トランスクリプトーム解析の結果、石灰化誘導によって発現増大する遺伝子として375遺伝子が同定された。それらの遺伝子の中で、IP6による抑制を受けた遺伝子が199種、IP6-AMによる抑制を受けた遺伝子が195種であった。IP6-AMでのみ抑制させる遺伝子として16種類の遺伝子を同定した。

在骨矿物质异常（例如肾骨病）的病理中，与骨骼质量和骨质质量的下降相比，软组织钙化发生。血管钙化经常发生在慢性肾衰竭的患者中，是预后不良的一个因素。假定血管钙化具有成骨细胞形成的一种机制和一种与软组织独有的机制，并且为了抑制不损害骨形成的血管钙化，必须阐明血管平滑肌独有的钙化机制。预计肌醇6磷酸盐（IP6）将是一种血管钙化治疗，因为它与羟基磷灰石晶体结合并抑制其生长，但是如果羟基磷灰石生长抑制是作用的机制，那是抑制硬组织渗透的风险。尽管IP6的细胞膜渗透性较低，但众所周知，它的一部分被摄入吸收到细胞中。我们证明了我们新开发的膜可渗透IP6（IP6-AM）抑制钙化。此外，IP6抑制成骨细胞前体细胞系KUSA-A1的钙化，而IP6-AM并未抑制钙化。此外，对细胞内IP6代谢酶的基因表达的分析表明，虽然MOVA在IP6磷酸酶基团中高度表达，但KUSA-A1在IP6去磷酸化酶中高度表达，因此建议细胞内IP6 IP6代谢在每个细胞中的差异。由于平滑肌标记基因的降低和与钙化相关基因的增加在2-3天的MOVAS诱导后确认，因此在钙化诱导后三天制备了RNA样品。转录组分析表明，将375个基因鉴定为通过钙化诱导增加表达的基因。在这些基因中，IP6抑制了199个基因，IP6-AM抑制了195个基因。 16个基因被鉴定为仅被IP6-AM抑制的基因。

项目成果

2,3-Diphospho-D-glyceric acid inhibits calciprotein particle growth and calcification in MOVAS cells but not in MC3T3-E1 cells

2,3-二磷酸-D-甘油酸抑制 MOVAS 细胞中钙蛋白颗粒的生长和钙化，但不抑制 MC3T3-E1 细胞

• DOI: 10.1016/j.colcom.2022.100668
• 发表时间: 2022
• 期刊: Colloid and Interface Science Communications
• 影响因子: 4.5
• 作者: Kharaghani Davood;Kohno Shohei;Minamizaki Tomoko;Hoshino Tomonori;Yoshiko Yuji
• 通讯作者: Yoshiko Yuji

６：MEPE-derived ASARM, an inhibitor of calciparticle protein formation, suppresses vascular calcification but not bone formation

图 6：MEPE 衍生的 ASARM，钙颗粒蛋白形成的抑制剂，抑制血管钙化，但不抑制骨形成

• 发表时间: 2021
• 作者: Davood Kharaghani;Tomoko Minamizaki;Shohei Kohno;Tomonori Hoshino;Yuji Yoshiko
• 通讯作者: Yuji Yoshiko