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

基于润滑素摩擦反应的分子表达分析阐明软骨水合能力形成机制

• 批准号: 22K03892
• 负责人: 山本 浩司
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Doshisha University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03892/
• 关键词: 再生軟骨; 潤滑; ルブリシン; 摺動刺激; 刺激制御; 水和能

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．

由于软骨基质的结构和机械性能以及已经表达并吸附在表面上的分子的影响，生物关节炎的软骨可达到极低的摩擦。在表面上，通过结构或化学相互作用构建磷脂，例如透明质酸，从关节液中分离的润滑剂和磷脂酰胆碱，通过结构或化学相互作用构建，以创造润滑环境。近年来，已经提出了水合润滑模型，其中在软骨表面层中与透明质酸结合的磷脂的水合壳与生理条件下的承重性质和低摩擦机制有关。但是，尚未阐明关节表面存在并可能影响水合功能的分子的全部程度，并且尚未阐明软骨润滑中水合能力的形成机理。这项研究旨在阐明分子表达与水合功能表达之间的关系，并通过应用基因工程技术探索与润滑相关的新分子。今年，我们专注于建立一个原位润滑性能评估系统，其润滑剂表达变化并寻找可以有效成熟的软骨润滑能力的机械条件。众所周知，通过应用滑动刺激来促进润滑剂的表达，该刺激模拟关节运动到软骨的表面层。在这项研究中，我们构建了一个系统，在该系统中，通过旋转培养室的底部表面，将软骨组织彼此接触，将培养的组织表面和腔室底部表面之间产生的摩擦力应用于培养的软骨。组织是使用琼脂糖和从猪的关节软骨收集的细胞进行培养的软骨组织，各种刺激对形成润滑功能形成的影响通过与恒定的压缩载荷和恒定的摩擦力进行比较，评估了润滑功能的形成。此外，通过评估润滑剂和PRG4基因在组织摩擦表面上的表达，我们确定了允许有效成熟润滑功能的滑动刺激条件。

项目成果

軟骨組織形成に応じた摺動刺激制御を可能とする新規組織培養システムの開発

开发新的组织培养系统，可根据软骨组织的形成进行滑动刺激控制

• 发表时间: 2023
• 作者: 山本浩司;森田有亮
• 通讯作者: 森田有亮