機能亢進型GNAS変異マウスを用いた線維性骨異形成症の病態解明と創薬展開

使用过度活跃的 GNAS 突变小鼠阐明纤维性骨发育不良的病理学并开发药物

• 批准号: 21H03110
• 负责人: 豊澤 悟
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-21H03110/
• 关键词: 機能亢進型GNAS変異; 線維性骨異形成症; 骨髄間質細胞; シグナル伝達異常; 機能亢進型GNAS変異疾患; 未分化間葉系幹細胞; シングルセル解析; 骨髄間質幹細胞; 細胞内ｃAMP

機能亢進型GNAS変異疾患では、GNAS遺伝子変異により細胞内のシグナル伝達に異常が起こって、様々な臓器に病変を発症する。骨に発症する線維性骨異形成症(FD)は、GNAS遺伝子変異が間葉系幹細胞に起こる骨疾患である。FDは骨髄内に発生するため、GNAS変異Floxマウスと、骨髄間質細胞特異的にCreを発現するLepR-Cre(阪大・長澤先生から供与), Prx1-Cre-ERT2, Runx2-Creの各々のマウスと交配させて、各々の骨髄間質細胞に変異GNASを発現させた変異マウスを作製して、FDの発生機序を解明するために解析を行った。LepR-Cre; GNAS変異マウスでは、対照群と比べて骨髄内の骨増生は明らかではないが、海綿骨は大型骨芽細胞に取り囲まれ、細網線維により包まれていた。次に、LepR陽性細胞は、骨髄の主なCFU-Fの供給源であることから、骨髄間質細胞のCFU-Fアッセイと骨芽細胞分化誘導実験を行った。その結果、実験群マウスの骨髄間質細胞では対照群と比較してcolony forming活性と骨芽細胞分化の亢進が認められた。このin vitroの実験結果を反映する事を期待して、in vivoの骨髄除去実験を行ったところ、実験群マウスでは骨髄内の新生骨の増量が認められ、細網線維を含んだ線維成分を伴っており、FD病変に一部類似した組織像がみられた。Runx2-Cre-ERT2; GNAS変異マウスでは、対照群と比較して骨髄内の骨増生が認められ、海綿骨は大型骨芽細胞に取り囲まれ、細網線維により包まれていた。Prx1-Cre-ERT2; GNAS変異マウスでは、胎生14.5日齢の母体へのタモキシフェン投与により、生後1週齢で骨髄内の骨増生が観察され、生後１週齢の新生仔へのタモキシフェン投与により、生後4週齢で骨髄内の骨増生が観察された。

在高功能的GNA突变疾病中，GNA基因突变会导致细胞内信号传导异常，导致各种器官病变。在骨骼中发展的纤维化骨扩展（FD）是一种骨骼疾病，其中gNAS基因突变发生在间充质干细胞中。 Because FD occurs in the bone marrow, we were bred with GNAS-mutant Flox mice and LepR-Cre (given by Nagasawa, Osaka University), Prx1-Cre-ERT2, and Runx2-Cre mice that express Cre specifically in bone marrow stromal cells, and created mutant mice expressing mutant GNAS in each bone marrow stromal cell, and analyzed to elucidate the mechanism of FD世代。 LEPR-CRE; GNA突变小鼠的骨髓骨生长不如对照组，但取消骨被大骨细胞包围，并被网状纤维包裹。接下来，由于LEPR阳性细胞是骨髓中CFU-F的主要来源，因此我们进行了CFU-F测定法，并进行了诱导骨髓基质细胞成骨细胞分化诱导的实验。结果，与对照组相比，实验组的骨髓基质细胞表现出菌落形成活性和成骨细胞分化的增加。为了反映该体外实验的结果，我们进行了一个体内骨髓去除实验，在骨髓中增加新骨骼量增加的小鼠中，患者伴随着含有网状纤维的纤维组件，以及类似于FD病态的组织学图像。 runx2-cre-ert2; GNA突变小鼠与对照组相比显示骨髓的骨骼生长，并且取消骨被大骨细胞包围并被网状纤维包围。在prx1-cre-ert2中； GNA突变小鼠，在1周龄时观察到他莫昔芬对14.5天的孕产妇的骨内骨生长，并在4周龄时观察到他莫昔芬对1周大的1周大的腹膜内骨生长的新生。

项目成果

線維性異形成症モデルの検討：骨髄間質幹細胞におけるGsα構成的活性化が骨形成に及ぼす影響

纤维异常增殖模型检查：骨髓基质干细胞Gsα组成型激活对骨形成的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 豊澤悟;阿部真土;廣瀬勝俊;宇佐美悠;佐藤淳
• 通讯作者: 佐藤淳

線維性異形成症モデルの検討：骨格系幹細胞におけるGsα;構成的活性化が骨形成に及ぼす影響

纤维异常增殖模型检查：骨骼干细胞Gsα组成型激活对骨形成的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 兵頭美穂;廣瀬勝俊;宇佐美悠;豊澤悟
• 通讯作者: 豊澤悟

GNAS遺伝子変異マウスを用いたFibrous dysplasia の病態解析

GNAS基因突变小鼠纤维异常增生的病理分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 兵頭美穂;廣瀬勝俊;宇佐美悠;豊澤悟
• 通讯作者: 豊澤悟

線維性異形成症モデルの検討：LepR＋骨髄間質細胞におけるGsalpha構成的活性化が骨

纤维异常增殖模型的检查：LepR+骨髓基质细胞中Gsalpha的组成型激活

• 发表时间: 2023
• 作者: 豊澤悟;阿部真土;廣瀬勝俊;兵頭美穂;宇佐美悠;佐藤淳
• 通讯作者: 佐藤淳

Osteocytic constitutive activation of Gαs activity exerts an anabolic effect on the bone.

Gαs 活性的骨细胞组成性激活对骨产生合成代谢作用。

• 发表时间: 2022
• 作者: Hirose K;Naniwa K;Hyodo M;Usami Y;Abe M;Hata K;Inubushi T;Toyosawa S
• 通讯作者: Toyosawa S