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

基本信息

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

项目摘要

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GNAS突变疾病中，GNAS基因突变导致细胞内信号传递异常，导致各器官发生病变。发生在骨骼中的纤维性发育不良（FD）是一种间充质干细胞中发生 GNAS 基因突变的骨骼疾病。由于FD发生在骨髓中，因此使用了GNAS突变型Flox小鼠和在骨髓基质细胞中特异性表达Cre的LepR-Cre（大阪大学长泽博士捐赠）、Prx1-Cre-ERT2和Runx2-Cre我们通过与其他小鼠交配，培育出每个骨髓基质细胞都表达突变 GNAS 的突变小鼠，并对它们进行分析，以阐明 FD 发生的机制。在LepR-Cre；GNAS突变小鼠中，与对照组相比，骨髓内的骨生长不明显，但松质骨被大的成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，因此我们进行了骨髓基质细胞的CFU-F测定和成骨细胞分化诱导实验。结果，与对照组相比，实验组小鼠的骨髓基质细胞表现出增强的集落形成活性和成骨细胞分化能力。为了反映这个体外实验的结果，我们进行了体内骨髓消融实验，发现实验组小鼠骨髓中的新骨数量增加，并且组织学上包括网状纤维在内的纤维成分增加。观察到与 FD 病变部分相似的图像。在Runx2-Cre-ERT2；GNAS突变小鼠中，与对照组相比，观察到骨髓内的骨增殖，并且松质骨被大的成骨细胞包围并被网状纤维包裹。在 Prx1-Cre-ERT2；GNAS 突变小鼠中，在胚胎第 14.5 天母体给予他莫昔芬后，在 1 周龄时观察到髓内骨生长，并且在 1 周龄时对新生儿给予他莫昔芬引起骨髓中的骨生长4周龄时。