「腱の病的骨化」の原因遺伝子を発見、東京医科歯科大など
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筋肉や骨などの身体の各組織をロープのように繋いでいる靭帯や腱と呼ばれる組織がある。筋肉だけではなく、この靭帯や腱が全身の動きを支え、力を伝えることで、人は動くことが可能になっている。
しかし、その発生・再生メカニズムは解明されていないため、一度損傷したり、疾病が発症してしまうとその完治は難しいともさられているのが現状だ。
東京医科歯科大学では、浅原弘嗣教授、伊藤義晃助教、鈴木英嗣大学院生(同大学院医歯学総合研究科システム発生・再生医学分野)の研究グループが遺伝子改変ラット(ノックアウトラット)を用いた実験によって、遺伝子「Mohawk(Mkx)」の遺伝子異常が原因となって腱の病的な骨化を招くことを発見したことを6月28日に発表している。
同研究は、文部科学省による科学研究費助成や米国国立衛生研究所などの支援のもとで行われていたもので、その研究成果は6月27日付けの国際科学誌「Proc Natl Acad Sci USA」(電子版)にも掲載されている。
従来の遺伝子改変マウスより大型の動物実験に成功
これまでに同研究グループでは、遺伝子改変マウスによる実験から腱・靭帯の再生に重要となる遺伝子として「Mkx」を同定していた。しかし、多くの研究でモデル生物として利用される遺伝子改変マウスはサイズが小さいため、マウスより大型の動物でも同じような反応が起こるのかの研究が求められていたという。
同研究グループでは、遺伝子編集技術「CRISPR/Cas9システム」を導入し、従来の遺伝子改変マウスに比べ数倍の大きさがある世界にも先進的な遺伝子改変ラット(ノックアウトラット)を作製した。
このノックアウトラットを利用した実験でもマウスと同様に、遺伝子「Mkx」は腱・靭帯の再生に重要であり、「Mkx」遺伝子が欠損したラットでは全身の腱が脆弱になっていることが明らかになった。
遺伝子「Mkx」が欠損したラットのアキレス腱が骨化
この腱・靭帯にとって重要になる遺伝子「Mkx」に着目していた研究グループでは、今回作製した「Mkx」欠損のノックアウトラットを観察したところ、出生後まもなくからアキレス腱の骨化が見られたという。
さらに腱細胞では本来、細胞への機械的な伸展刺激が「Mkx」を刺激して腱・靭帯が骨化することから守っているが、「Mkx」が欠損した遺伝子改変ノックアウトラットではこの伸展刺激を与えることが出来ないために骨化を招くというメカニズムも明らかになった。
再生医療による新しい治療法や人工靭帯作製などの応用に期待
今回同研究グループでは、このノックアウトラットから採取した腱細胞を用いて、遺伝子が腱を再生・維持するメカニズムも明らかにしたとしており、従来のマウスを用いた研究よりも大型であるラットを用いた研究を行えるようになることは、生理学的な医学研究を進められるきっかけになるとしている。
また、今後はこの遺伝子「Mkx」を用いて、ヒトの腱・靭帯のケガや疾病の新しい診断法や治療法の開発、人工靭帯の作製など再生医療への応用が期待されそうだとしている。
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