新規骨形成型オリゴ DNA 配列の同定

二橋佑磨¹, 梅澤公二^1,2, 下里剛士^1,2, 高谷智英^1,2.

信州大学大学院総合医理工学研究科.
信州大学バイオメディカル研究所.

第20回日本抗加齢医学会 (東京), 2020/09/26 (口演).

Abstract

【目的】骨粗鬆症や関節リウマチによる骨破壊は、ADL (日常生活動作) を低下させる要因である。骨組織は、骨形成と骨吸収からなる骨リモデリングによって、骨量・骨強度・骨弾力性を維持している。原発性骨粗鬆症では、骨形成に対して骨吸収が優位となり、骨量が減少する。したがって、骨リモデリングの正常化には、骨形成を促進したり骨吸収を抑制する分子が有効であると考えられる。骨形成では、間葉系幹細胞から分化した骨芽細胞が、さらに成熟した骨細胞へと分化する。我々は最近、短単鎖オリゴ DNA (ODN) が細胞の分化を制御することを見出した。本研究では、マウス骨芽細胞株を用いて ODN ライブラリをスクリーニングし、骨分化を誘導する新規 ODN 配列を同定した。

【方法】マウス頭蓋骨由来の前駆骨芽細胞株 MC3T3-E1 を96穴プレートに播種し、18塩基の ODN (終濃度 10 uM) を添加した培地で培養した。48時間後にアルカリフォスファターゼ (ALP) 染色によって骨代謝を可視化し、骨分化を評価した。また、ODN 投与後の遺伝子発現の変化を qPCR で定量した。

【結果】スクリーニングの結果、iSN40 という ODN を投与した群で ALP 活性が顕著に増加することがわかった。次に、iSN40 を投与した骨芽細胞における遺伝子発現を定量した。iSN40 投与24時間後には、骨形成因子 Bmp4 の発現量が3.5倍、骨分化転写因子 Sp7 (osterix) の発現量が19倍に達した。48時間後には、骨基質 Bglap2 (osteocalcin) の発現量が2.7倍に増加していた。以上の結果から、iSN40 は骨特異的な遺伝子の発現を制御することで、骨芽細胞の分化を促進することが示唆された。

【結論】既に、骨分化を誘導する27塩基の MT01 が報告されているが、iSN40 と MT01 の配列は大きく異なる。ODN は立構造依存的に活性を示し得ることから、現在、iSN40 と MT01 の構造を分子シミュレーションにより比較し、骨分化促進作用に必須のコア配列を検討している。今後、iSN40 の作用機序を明らかにすることで、骨リモデリング異常を伴う疾患に有用な核酸素材の開発につながることが期待される。