Mechanism of action for proteinase as drug target in bone diseases

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アスパラギン酸プロテアーゼ(カテプシンE)の欠損マウスを用いて、破骨細胞形成および活性化におけるカテプシンEの役割を調べ、創薬にむけた骨疾患の治療薬開発の基礎的な実験を行った。マウス大腿骨より採取した骨髄細胞より破骨細胞を作製したところ、カテプシンE欠損型マウスで有意な破骨細胞数の減少が認められた。そこで、破骨細胞形成および活性化に必要な因子についてメッセージレベルでの解析を行ったが、両者で明らかな差は認められなかった。また、細胞内情報伝達においても明らかな差は認められなかった。次にタンパク質レベルでの違いを調べたところ、破骨細胞の分化・活性化の指標であるカテプシンKは経時的に増加が認められたが、カテプシンE欠損マウスでは野生型と比べてその発現量の減少が認められた。これは、カテプシンE欠損マウスの破骨細胞数の減少によるものと考えられた。主に破骨細胞増殖に関与しているといわれるc-fmsの発現を調べたところ、カテプシンE欠損マウスに発現の減少が認められた。そこで、細胞増殖能を調べたところ、カテプシンE欠損マウスで細胞増殖率の減少が認められた。つまり、破骨細胞前駆細胞の増殖を抑制していることが破骨細胞の分化・活性化を抑制している原因の1つであることが示唆された。リアルタイムPCRの結果では、c-fmsのメッセージレベルでの発現には有意な差は認められなかったので、細胞膜への輸送あるいはタンパク質としての機能面での障害の可能性が考えられる。また、両破骨細胞のコラーゲン分解能をDQ-コラーゲンを用いて調べたところ、明らかに欠損型において分解能の低下が認められた。このことより、破骨細胞のコラーゲン分解能におけるカテプシンEの関与が示唆された。