labelの薬効を見出し新規治療法を開発する研究に注力してきた。本研究は、各プロジェクトを統合的に主導し、迅速かつ効率的に臨床応用まで進める事を目的とする。標的分子について予備的検討が済んでいる物質や企業導出が可能な段階の物質もあり、稀少疾患に加え、症例数の多い変形性関節症やサルコペニアに有効な薬剤も見出している。)ペルテス病では、壊死骨が吸収されると線維性組織に置換されるため、新生骨の添加は遅延し力学的強度の低下が遷延する。不可逆的な骨頭変形を予防するには、骨吸収の抑制に加えて骨形成を促す強力な刺激と壊死組織の「線維化」を抑制する必要があると考えられる。novo創薬によって強力な骨再生促進薬を開発することと骨壊死領域に形成される線維性組織の分子生物学的な特徴を明らかにし、近年開発研究が進んでいる抗線維化治療の応用可能性を探ることである。今期はTLR4拮抗薬であるLPS-RSの虚血性骨壊死に対する効果を調べた。実験はマウスの大腿骨遠位顆部を栄養する主要な血管4本を顕微鏡にて同定し、これらをすべて凝固焼灼して虚血性骨壊死を誘導する動物モデルを使用して行った。(薬剤投与群)およびVehicle(対照群)の腹腔内投与を行った。実験中に削痩や脱毛を生じることはなかった。術後2、4、6週で安楽死させ、左後肢から膝関節を残したまま大腿骨と脛骨を採取し、HE染色やTRAP染色による組織学的評価やマイクロCTによる形態学的評価を行った。lacunaeの個数には両群間に有意差を認めなかった。方が組織学的には壊死骨端内の破骨細胞数は多い傾向がみられた。最終評価では術後6週時点では、壊死骨端の圧潰度に明らかな違いは確認されなかった。Runx2は未分化間葉系細胞からの骨芽細胞分化に必須の転写因子である。今期はRunx2の発現や転写活性化能を上昇させ、骨芽細胞分化や骨形成を促進させ得る化合物スクリーニングを開始した。樹立し、スクリーニングを行った。(ITbM)から供与を受けた800種類の基本骨格化合物を使用した。3回試行を行ったところ、16種類の化合物はランソプラゾールよりも高いプロモーター活性を示した。今年度もコロナ禍によって年度当初は実験手技をサポートしてくれる実験助手や大学院生の活動時間の減少が続き、研究の進捗に少なからず影響した。感染の流行が落ち着き、TLR4拮抗薬単独の効果検証は開始できたが、当初の予定である複数種の薬剤を投与する実験系は実施できていない。1次スクリーニングで同定された16種類の化合物の実際の効果を検証する実験系は実施できていない。モデルを使用し、TLR4拮抗薬単独あるいは水溶性ランソプラゾールとの併用投与による壊死骨の圧壊抑制効果を検証していく。今期の動物実験では壊死骨の骨代謝回転がTLR4拮抗薬によって亢進される可能性を示唆する結果が得られたが、骨端の圧潰抑制効果までは確認できなかった。そこでさらに用量あるいは投与回数を増やすこと(連日または隔日で1日複数回投与)によって骨端の圧潰予防が可能かどうかを検証する。mg/kg/day投与群では、骨端の骨形成促進効果が確認できているため、骨壊死誘導後3週までの早期にTLR4の全身投与を行い、その後水溶性ランソプラゾールに切り換えさらに3週間全身投与を行う実験も予定している。detailsAuthorship:Coinvestigator(s)軟骨無形成症は骨伸長の抑制因子であるFGFR3が過剰に発現した指定難病である。ドラッグリポジショニングにより乗り物酔い止め薬としての使用実績のある内服薬であるメクロジンにFGFR3の抑制効果があることは見出されている。メクロジンを軟骨無形成症マウスモデルへ10日間定量的に経口投与すると骨伸長は促進された。本研究では、メクロジンのヒト軟骨無形成症への臨床応用に向けて、軟骨細胞におけるメクロジンの作用機序を明らかにし、メクロジンを成長期の軟骨無形成症マウスモデルに長期間投与することで全成長期にわたって骨伸長効果を発揮するための至適投与量を決定する。FGFR3)シグナルの抑制効果があることが示されている。mg/kg/dayを軟骨無形成症(achondroplasia:ACH)マウスモデルへ10日間定量的に経口投与すると濃度依存性に骨伸長は促進されることも証明されている。本研究では、メクロジンを成長期のACHマウスに長期間投与することで全成長期にわたって骨伸長効果を発揮するための至適投与量を決定することである。mg/kg/dayをACHマウスに7日齢から56日齢まで投与すると生存率は有意に向上した。生存したACHマウスの肝臓組織を解析すると明らかな肝細胞の肥大は認められなかったことより、成長期に長期間メクロジンを投与しても肝毒性は示さないと判断した。10日間の短期投与した時と同様に、メクロジンを長期間投与するとマウスの体長は促進された。長さはメクロジン長期投与により促進された。ACHマウスは長管骨の骨幹端における海綿骨の骨梁形成は障害されているが、メクロジン投与により骨梁パラメータは改善した。メクロジンはACHマウスで認められる後弯変形を改善させた。次年度以降は脊柱管の解析を行っていく。令和4年度は、2mg/kg/dayのメクロジンをACHマウスに7日齢から56日齢まで成長期に渡って長期間投与した。)の骨伸長は抑制され、長管骨骨幹端における骨密度は低下している。メクロジンの長期間の投与により、これらのACHマウスの表現型を改善することを示すことができた。長期間投与しても肝毒性を呈さないことも判明した。ACHマウスは麻痺により一定数死亡することが知られているが、メクロジン投与により死亡率が改善したことを示すことができた。ACHで認められる後弯変形もメクロジンにより改善した。今後は脊柱管の解析を行っていく予定である。以上により、本研究はおおむね順調に進んでいると考えているが、実験の継続が必要な状態である。)の骨伸長は促進され、骨密度は向上した。ACHマウスで認められる後弯変形もメクロジン投与により改善した。令和5年度以降は、長管骨の成長軟骨の組織学的解析を行いメクロジンによる骨伸長に与えるエビデンスを蓄積していく。脊柱管を解析することでメクロジン長期投与により死亡率が改善した原因を追究する。detailsAuthorship:Coinvestigator(s)軟骨無形成はFGFR3が異常に活性化し骨伸長が抑制される難病である。repositioningによりメクロジンがFGFR3インヒビターであることを見出し、Achマウスの骨伸長を促進したことを報告した。メクロジンはHypマウスの表現型をレスキューしたことを見出した。Achマウスは骨延長における骨形成が亢進していることを報告した。本研究では、骨延長マウスモデルにメクロジンを投与し骨形成におけるメクロジンの効果を検討する。骨延長はAchマウスとhypマウスに行い、骨延長部を経時的にレントゲンおよび組織学的に定量しメクロジンの効果を非投与群と比較する。3(FGFR3)シグナル下流のMAPK経路を抑制するという知見をドラッグスクリーニング法により見出した。23(FGF23)がFGFR3とFGFR1を介して骨石灰化障害を生じる低リン血症性くる病(XLH)マウスモデル(Hyp)においてもメクロジンで骨石灰化が改善されることも見出した。行うことがあるが、ACHでは骨形成が良好である一方で、XLHでは極めて不良である。本研究では、これらの疾患マウスモデルの骨延長モデルにおけるメクロジンの効果を検討し、それを通してFGFR3シグナルの骨形成おける役割を解明することである。組織標本の作成を行った。低リン血症性くる病マウスモデルでは延長部の骨形成は極めて不良で、メクロジンによる改善は極めて限定的であった。低週齢の軟骨無形成症マウスモデルでは延長骨の形成が良好であることは過去に報告していたが、高週齢の軟骨無形成症マウスモデルでは骨形成は野生型より不良となっており、さらにOVX処置を行うとさらに不良となった。メクロジンを添加すると骨分化が促進された。低リン血症性くる病マウスにおけるメクロジンの効果、および高週齢の軟骨無形成症マウスとその閉経後骨粗鬆症モデルの骨延長モデルにおける検討は完了し、それぞれ論文投稿と受理が完了した。現在は低リン血症性くる病マウスモデルの骨延長モデルの画像解析と組織解析を継続している。低リン血症性くる病マウスモデルの画像解析と組織評価を進めるとともに、その結果についての解析を行い、学会報告と論文作成を進めていく。)ペルテス病の病態制御には、修復過程における1血管新生の遅延、2活発な壊死骨の吸収、3骨新生の抑制のそれぞれが治療ターゲットとなり得る。申請者らは既存薬であるランソプラゾールに骨形成促進作用が存在することを見出しており、骨吸収抑制薬にはすでにビスフォスフォネート製剤が使われている。骨壊死に続発する股関節炎の遷延は、血管新生の遅延や骨新生の抑制に関与するが、慢性炎症の薬物治療は関節リウマチや敗血症性ショックの基礎研究から開発が進んでいる。本研究の目的は骨壊死によって生じる3つの病態をドラッグリポジショニング薬剤と既存薬との併用療法によって改善することで、ペルテス病の自然歴の改変を試みることである。(TLRs)は自然免疫応答において重要な役割を果たす抗原受容体である。壊死骨はTLRsの1つであるTLR4を介してマクロファージを活性化し、炎症性サイトカインを誘導することが報告されている。我々はこうした虚血性骨壊死後に生じる急性炎症を抑制することで骨壊死後の修復機転が活性化されるのではないかと考えている。今期はTLR4拮抗薬であるLPS-RSの虚血性骨壊死に対する効果を調べた。実験はマウスの大腿骨遠位顆部を栄養する主要な血管4本を顕微鏡にて同定し、これらをすべて凝固焼灼して虚血性骨壊死を誘導する動物モデルを使用して行った。(薬剤投与群)およびVehicle(対照群)の腹腔内投与を行った。実験中に削痩や脱毛を生じることはなかった。術後2、4、6週で安楽死させ、左後肢から膝関節を残したまま大腿骨と脛骨を採取し、HE染色やTRAP染色による組織学的評価やマイクロCTによる形態学的評価を行った。lacunaeの個数には両群間に有意差を認めなかった。方が組織学的には壊死骨端内の破骨細胞数は多い傾向がみられた。最終評価では術後6週時点では、壊死骨端の圧潰度に明らかな違いは確認されなかった。今年度もコロナ禍によって年度当初は実験手技をサポートしてくれる実験助手や大学院生の活動時間の減少が続き、研究の進捗に少なからず影響した。感染の流行が落ち着き、TLR4拮抗薬単独の効果検証は開始できたが、当初の予定である複数種の薬剤を投与する実験系は実施できていない。モデルを使用し、TLR4拮抗薬単独あるいは水溶性ランソプラゾールとの併用投与による壊死骨の圧壊抑制効果を検証していく。今期の動物実験では壊死骨の骨代謝回転がTLR4拮抗薬によって亢進される可能性を示唆する結果が得られたが、骨端の圧潰抑制効果までは確認できなかった。そこでさらに用量あるいは投与回数を増やすこと(連日または隔日で1日複数回投与)によって骨端の圧潰予防が可能かどうかを検証する。detailsAuthorship:Coinvestigator(s)メクロジンは軟骨細胞においてFGFR3シグナルを抑制し、ACHマウスモデルへの経口投与により骨伸長促進効果が認められている。本研究では、メクロジンによるACHの根本的治療開発に向けて、FGFR3シグナルにおけるメクロジンの作用機序を検討する。FGFR3シグナルのMAPK経路のうちERKの上流に位置するMEKやRAF、さらにSTAT経路に与える効果や生体内にユビキタスに発現しているERKのリン酸化に与える影響を検討する。ACHマウスモデルに各種濃度のメクロジンを投与して副作用が少なく最大限効果を発揮できる用量やACH以外のFGFR3シグナルが関連した疾患動物モデルにおける効果を検討する。シグナルを抑制し、軟骨無形成症(achondroplasia:ACH)マウスモデルへの経口投与により骨伸長促進効果が認められている。メクロジンはFGFR3下流のERKのリン酸化を抑制することはこれまでの研究で分かっているが、本研究では胎生期マウス脛骨の軟骨を用いた検討を行い、メクロジンはMAPK経路のうちERK経路およびp38経路に属する一部の遺伝子発現をメクロジンは抑制するというデータを得た。mg/kg/dayで濃度依存性に骨伸長を促進した。mg/kg/dayが、副作用が少なく最大限骨伸長効果を発揮できる用量と考えた。mg/kg/dayはHypマウスのOV/BVを有意に減少させたことに加え、成長軟骨の構造を改善させることが判明した。mg/kg/dayの投与によりHypマウスの血清カルシウムおよびリン値の上昇や、骨伸長促進効果は限定的であった。cells:BMSCs)を採取してメクロジンを投与するとアリザリンレッド染色性が著名に向上したことから、メクロジンに骨石灰化能改善を認めることをex-vivoでも示すことができた。mg/kg/dayがメクロジンの骨伸長効果を発揮する最も有効な投与量であることを示すことができた。(OV/BV)や肥大軟骨細胞層の肥厚は減少したというデータを得た。メクロジンはHypマウスで上昇しているFGF23はさらに上昇させ、マイクロCTによる各種海綿骨や皮質骨のパラメータはメクロジンの投与により変化しなかった。サンプルサイズを増やして検討を行ったところ、メクロジン投与によるOV/BVの減少や肥大軟骨細胞層の厚みの減少は再現性が確認されたが、Hypマウスの血清カルシウムおよびリン値の上昇や骨伸長促進効果は限定的であった。cells:BMSCs)を採取してメクロジンを投与するとアリザリンレッド染色性が著しく向上したことからメクリジンは骨石灰化能を促進することをex-vivoでも示すことができた。freeキナーゼアッセイによりメクロジンはMAPK経路においてMAP3K3のリン酸化を抑制することが示唆された。令和2年度以降に胎生期マウス脛骨の軟骨を用いてRNAseqを行ったところ、メクロジンはFGF2により上昇した一部のMAPKファミリーカスケードに属する遺伝子発現を抑制したことと、MAPK経路のうちERK経路およびp38経路に属する一部の遺伝子発現を抑制したことを示した。freeキナーゼアッセイと軟骨を用いたRNAseqの結果に一部解離が認められる状態であることから、追加精査が必要な状態である。これまでの研究よりメクロジンはMAPK経路においてMEK1/2のリン酸化を抑制することが予想されていた。令和元年度に施行したキナーゼアッセイでは、メクロジンはMEK1/2のリン酸化抑制効果は軽度だったのに対し、さらに上流のMAP3K3のリン酸化を抑制することが示唆された。令和2年度以降は、胎児マウスの軟骨を用いてRNAseqを行ったところFGFR3シグナル亢進によって上昇した複数のMAPKファミリーカスケードに属する遺伝子をメクロジンが抑制することを示した。MAPKのうちERKおよびp38経路に属する遺伝子発現はメクロジン投与により変動したが、JNKは変化しなかった。freeキナーゼアッセイと軟骨を用いたRNAseqの結果に一部解離が認められる状態であることから追加精査が必要な状態である。chondrosarcoma(RCS)細胞にメクロジンを添加した後にFGF2を加えFGFR3シグナルが活性化した一定時間後にMAP3K3やMAP2K6のリン酸化抑制効果の評価に加え、ERK、p38、JNK経路における効果をウエスタンブロッティング法による検討を行う。mg/kg/dayは、Hypマウスにおいて骨石灰化を有意に促進したが、骨伸長に対する効果や血清カルシウム値やリン値の変動には有意差を認めなかった。令和5年度には、BMSCsに発現しているERKにメクロジンの効果を検討していく。ACH)は骨伸長の抑制因子であるFGFR3の活性化により発症し、長管骨の長軸成長が障害され低身長を呈する骨系統疾患である。研究代表者らは、メクロジンが新規FGFR3インヒビターであると同定し、ACHマウスモデルへの全身投与により骨伸長を促進したことを報告した。本研究ではFGFR3インヒビターの局所投与による骨伸長促進効果を検討する。幼弱動物の片側関節内や骨端部にFGFR3インヒビターを局所投与し、マイクロCTで骨長を経時的に測定して非投与側と比較する。骨幹端の骨量や骨梁に対する骨形態学的検討も加える。特定の短縮した骨に対する治療法は、侵襲の大きい骨延長術しかない。FGFR3)インヒビターの局所投与による骨伸長促進効果を検討することである。これまでに、4週齢の野生型マウスの膝関節に100μMのメクロジン30μLを計6回隔日投与し非投与側と比較検討したところ脛骨において有意な骨伸長効果を認めた。令和1年度には、軟骨無形成症(achondroplasia:ACH)マウスモデル(ACHマウス)を用いて同様に局所投与し、ACHマウスにおいても脛骨の有意な骨伸長効果を認めた。メクロジン最終投与後に蛍光カルシウムキレート剤2種を24時間差で腹腔内投与し24時間あたりの骨伸長量を定量すると、野生型マウスおよびACHマウスで、大腿骨と脛骨における骨伸長効果を認めた。最終年度である令和2年度は、メクロジンの至適局所投与量の検討を行った。100μMのメクロジン10μLを同様のプロトコールで野生型マウスに投与した。骨伸長および骨量は増加傾向であったものの30μL投与時よりは効果は小さいことから、100μMメクロジン10μLよりも30μLが有効と考えた。薬剤の膝関節局所投与による成長軟骨への移行を評価した。inkの染色性が認められた。今後は、膝関節局所投与による骨伸長効果を示すデータを蓄積するために、成長軟骨の組織学的評価を追加する。メクロジン以外のFGFR3インヒビターによる局所投与の骨伸長効果も検討する。局所投与による選択的に骨伸長を促進する治療法が確立されれば非侵襲的な治療法の開発へ結びつく可能性がある。University。