Identification of regulators of bone regeneration using multiple modes of CRISPR-Cas9 genetic screens

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in vivoマウス実験によりビタミンDシグナルの過剰(Hypervitaminosis D)に伴う高カルシウム血症に起因する骨折治癒（骨再生）不全および軟組織の石灰化亢進を2021年度に見出した。2022年度は、慢性腎不全(CKD)モデルマウスを用いて、低カルシウム血症と活性型ビタミンD低下症に伴う軟組織石灰化のメカニズムを解析した。2021年度の研究成果と2022年度の研究成果により、軟組織の石灰化の進行に関し、活性化ビタミンDと骨芽細胞内のビタミンD受容体(VDR)は真逆の方向に働き、Hypervitaminosis Dにおいては骨再生を抑制する一方軟組織石灰化を促進し、CKDにおいては骨再生を促進するとともに軟組織石灰化進行を抑制する方向に働くことを明らかにした。そこで、in　vivo骨芽細胞が活性型ビタミンＤ応答性に放出する骨再生抑制因子および動脈石灰化促進因子の同定のための実験を行った。その結果、Hypervitaminosis DとWntシグナル伝達破綻の関連が示唆された。そこで、 Wntシグナルの正の調節因子（骨再生促進因子）および負の調節因子を探索した。具体的には、遺伝子発現オンシステムCrispr-A と遺伝子発現オフシステムCrispr-KO により発現上昇または抑制した各遺伝子機能を、代表者が開発したWntシグナル活性依存性細胞死回避レポーターシステムを用いて評価した。Hypervitaminosis Dによる骨形成低下と軟組織石灰化には、TGFbetaシグナル分子の関与が示唆され、CKDによる骨形成低下と軟組織石灰化には、Wntシグナル分子と糖転移酵素の関与を示唆するデータを得た。以上、2022年度は、ビタミンDの代謝異常を研究することで、骨再生に寄与する因子を見出すことが出来た。