ルブリシンの摩擦応答に基づく分子発現解析による軟骨水和能形成メカニズムの解明

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生体関節軟骨は，軟骨基質の構造や機械的性質，更には表層に発現・吸着した分子の影響により，極めて低摩擦を実現している．表層にはヒアルロン酸や，関節液の糖タンパク分画成分から単離されたルブリシン，そしてホスファチジルコリンなどのリン脂質が構造的あるいは化学的な相互作用を介して潤滑環境を構築している．近年では軟骨表層のヒアルロン酸に結合するリン脂質の水和殻が生理条件下における耐荷重特性や低摩擦機構に関わる水和潤滑モデルが提唱されている．しかし，関節表層に存在し，水和機能に影響を及ぼし得る分子群の全容は未解明であり，軟骨潤滑における水和能形成メカニズムの解明には至っていない．本研究では遺伝子工学技術を応用して分子発現をモニタリング可能な軟骨細胞から成る三次元培養軟骨を作製し，潤滑機能の形成過程を計測・制御することで，分子発現と水和機能発現における関係解明および新規潤滑関連分子の探索を目指す．本年度はまず，ルブリシン発現変化に伴うin situ潤滑特性評価システムの構築および軟骨潤滑能が効率的に成熟する力学条件の探索を中心に行った．ルブリシンの発現は関節運動を模擬した滑り刺激を軟骨表層に加えることによって促進することが知られており，本研究では軟骨組織が接する培養チャンバー底面を回転させることで，培養組織面とチャンバー底面との間に発生する摩擦力を摺動刺激として培養軟骨に負荷するシステムを構築した．組織にはアガロースおよびブタ膝関節軟骨より採取した細胞による培養軟骨組織を用い，圧縮荷重一定の条件および摩擦力一定の条件による比較により，各種刺激が潤滑機能形成に及ぼす影響を評価した．また，組織摩擦面におけるルブリシンの発現およびPRG4遺伝子発現を評価する事で，潤滑機能が効率的に成熟する摺動刺激条件を同定した．