JP2008017790A - Calcification-controlling agent and method for screening the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変形性関節症、異所性骨化症、動脈硬化症あるいは骨粗鬆症、くる病、骨軟化症の予防・治療剤及び歯周病に伴う歯槽骨の吸収抑制剤、歯(象牙質、セメント質)の再生治療剤に関する。さらには、それら予防・治療剤のスクリーニング法に関する。 The present invention relates to a prophylactic / therapeutic agent for osteoarthritis, ectopic ossification, arteriosclerosis or osteoporosis, rickets, osteomalacia, an alveolar bone resorption inhibitor associated with periodontal disease, tooth (dentin) , Cementitious). Furthermore, it is related with the screening method of these preventive / therapeutic agents.
血管の石灰化は骨の石灰化と多くの共通点を持ち、血管の石灰化が糖尿病、慢性腎不全、動脈硬化発症などの病態に強く関与している。また、異所石灰化には炎症、腫瘍と関連した軟組織の骨化症等も挙げられる。さらに、骨化が問題となる疾患として、軟骨の一部が骨化することで痛みを引き起こす変形性関節症が知られている。これら疾患の治療薬として、スタチン系薬剤とビスフォスフォネートなどが候補として挙げられる。前者は多様な活性の中、例えば無機リン酸の産生に預かるアルカリホスファターゼ活性を阻害し、骨化を抑制することで効果を示すと考えられる。後者はカルシウム・リンの高い親和性により石灰化沈着を阻害する。しかし、これまで、臨床的にとりわけ重要と思われる血管循環系の石灰化を直接標的とした有効な予防・治療剤はない。 Vascular calcification has much in common with bone calcification, and vascular calcification is strongly involved in pathologies such as diabetes, chronic renal failure, and onset of arteriosclerosis. In addition, ectopic calcification includes inflammation, soft tissue ossification associated with tumors, and the like. Furthermore, as a disease in which ossification is a problem, osteoarthritis that causes pain due to ossification of a part of cartilage is known. Statins and bisphosphonates are candidates for the treatment of these diseases. The former is considered to show an effect by inhibiting phosphatization by inhibiting alkaline phosphatase activity, which is entrusted to the production of inorganic phosphate, among various activities. The latter inhibits calcification deposition due to the high affinity of calcium and phosphorus. However, there is no effective prophylactic / therapeutic agent that directly targets calcification of the vascular circulatory system, which seems to be particularly important clinically.
石灰化病巣の平滑筋細胞では、骨芽細胞分化に必須の転写因子Runx2の発現が誘導され、骨芽細胞のマーカー、ナトリウム依存性リン酸輸送担体(NPT)など骨芽細胞と共通の様々なタンパク質が作られるようになる。しかし、骨・血管の石灰化の分子機構は現在も多くが不明である。加齢・閉経に伴うカルシウム/リン代謝ホルモンの変動の中で、骨粗鬆症と血管石灰化の間には負の相関が生まれる。ここ数年、血管と骨の間の関連性が注目され、これまで骨の石灰化に直接あるいは間接的正/負因子として、タイプIIINPTのPit-1およびその調節因子等(スタニオカルシン) (特許文献1)が公知である。 In smooth muscle cells of calcified lesions, the expression of transcription factor Runx2, which is essential for osteoblast differentiation, is induced, and various osteoblasts such as osteoblast markers and sodium-dependent phosphate transporter (NPT) are common. Protein will be made. However, many molecular mechanisms of bone and blood vessel calcification are still unknown. A negative correlation is created between osteoporosis and vascular calcification in the changes in calcium / phosphorus metabolic hormones associated with aging and menopause. In recent years, attention has been paid to the relationship between blood vessels and bones, and so far, as a direct or indirect positive / negative factor for bone mineralization, type III NPT Pit-1 and its regulators (stanniocalcin) (Patent Literature) 1) is known.
線維芽細胞増殖因子23(FGF23)は25−36%ホモロジーを有する22の構造類似体のFGFファミリーに属する(非特許文献1、非特許文献2)。FGF23は遺伝性・腫瘍性低リン血症性くる病・骨軟化症の責任因子として発見された(非特許文献3、非特許文献4、非特許文献5)。FGF23は、タイプIINPTに属するNpt2a及びNpt2bの発現抑制を介して、腎尿細管及び腸管におけるPiの吸収を阻害する重要な因子である(非特許文献6、非特許文献7、非特許文献8)。これらの低リン血症性くる病・骨軟化症では、血中FGF23が上昇し、腎臓でのPiの再吸収、ビタミンDの活性化が抑制され、低リン血症を誘導して骨組織の石灰化障害をもたらす。しかし、ビタミンD抵抗性のX連鎖性低リン血症性くる病でもFGF23の血中レベルは高値となるため(非特許文献9)、実際にFGF23の機能が十分に理解されているとは言い難い。一方、これら疾患のみならずFGF23は生理的なリン酸代謝に重要な働きを持つと推測されているが、血中PiレベルとFGF23レベルが相関しないケースもあり(非特許文献10)。その生理的意義、あるいは骨への影響などの実態はほとんど明らかにされていない。
Fibroblast growth factor 23 (FGF23) belongs to the FGF family of 22 structural analogs with 25-36% homology (
FGFに対する生物学的応答は特異的な細胞表面受容体のチロシンキナーゼ型受容体(FGFR)への結合を介して行われる。FGFRは6つのファミリーからなり、組織での発現量、リガンドへの結合性、シグナル伝達経路の多様性から、多様な生物学的作用を発揮する。FGF23は、現在のところこの6つのFGFRのうち、FGFR1から3のcスプライスフォームおよびFGFR4に結合することが確認されている(非特許文献11)。 The biological response to FGF is via binding of specific cell surface receptors to tyrosine kinase type receptors (FGFR). FGFR consists of six families and exerts various biological actions from the expression level in tissues, binding to ligands, and diversity of signal transduction pathways. FGF23 has been confirmed to bind to FGFR1 to 3 c-splice forms and FGFR4 among these 6 FGFRs (Non-patent Document 11).
また、FGF23とFGFRsとの結合には老化抑制遺伝子産物Klothoが関与し、マイトジェン活性化プロテインキナーゼ(MAPK)のp42/44MAPK(ERK1/2)を活性化する(非特許文献12)。これらのFGF23のシグナル伝達機構が実際にFGF23のリン酸代謝調節作用とどのように関連するかはまだ明らかにされていない。 Furthermore, the binding of FGF23 and FGFRs involves the senescence-inhibiting gene product Klotho, which activates p42 / 44MAPK (ERK1 / 2) of mitogen-activated protein kinase (MAPK) (Non-patent Document 12). It has not yet been clarified how these FGF23 signal transduction mechanisms are actually related to the phosphate metabolism regulating action of FGF23.
健常時においてもFGF23の発現は血管内皮細胞を含む多様な組織で確認されているが、中でも骨組織での発現量は他の組織のおおよそ10倍以上である(非特許文献13)。例えば、骨芽細胞は,FGF23の主要な産生細胞である(非特許文献14)。したがって、血中FGF23レベルは骨組織のとりわけ骨芽細胞などでの発現調節に強く影響されると予想される。血中FGF23レベル、培養骨芽細胞のFGF23の産生は活性型ビタミンDにより正に制御されることが報告されている(非特許文献15)。 Even in normal times, FGF23 expression has been confirmed in various tissues including vascular endothelial cells, and among them, the expression level in bone tissues is approximately 10 times or more that in other tissues (Non-patent Document 13). For example, osteoblasts are the main production cells of FGF23 (Non-patent Document 14). Therefore, blood FGF23 levels are expected to be strongly influenced by the regulation of expression in bone tissue, particularly osteoblasts. It has been reported that blood FGF23 level and FGF23 production in cultured osteoblasts are positively controlled by active vitamin D (Non-patent Document 15).
しかし、血管および骨石灰化に及ぼすFGF23及びその生物学的応答の詳細な機構に関しては、これまで不明である。
そこで、本発明者らは、FGF23の血管および骨石灰化調節機構を解明するとともに、血管、骨あるいは歯の石灰化を調節する予防・治療剤を提供することを課題とする。 Then, the present inventors elucidate the blood vessel and bone calcification regulation mechanism of FGF23, and provide a preventive / therapeutic agent that regulates calcification of blood vessels, bones, or teeth.
また、FGF23受容体、FGF23特異的シグナル分子と相互作用する物質のスクリーニング方法を提供することをも課題とする。 Another object of the present invention is to provide a screening method for substances that interact with FGF23 receptor and FGF23-specific signal molecules.
上記目的を達成すべく、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、以下の成果を見出すに到った。
(1)胎仔ラット頭蓋冠由来(RC)細胞を用いた培養骨形成モデルに置いて、アデノウイルス発現ベクターを用いたヒトFGF23の過剰発現は、骨結節の数を著しく減少させた。
(2)RC細胞におけるヒトFGF23の過剰発現は、同細胞のFGFRとMAPKのリン酸化を促進した。
(3)RC細胞におけるヒトFGF23の過剰発現は、同細胞のNPT活性を抑制した。
(4)RC細胞におけるヒトFGF23の過剰発現は、骨芽細胞分化マーカーおよびリン酸代謝調節因子のmRNAの発現に影響した。
(5)FGFRのチロシン残基リン酸化の特異的阻害剤SU5402はRC細胞におけるヒトFGF23の過剰発現の影響を阻害した。
(6)ラット大動脈由来平滑筋細胞のPi負荷による石灰化モデルにおいて、FGF23
の過剰発現は石灰化を抑制した。
(7)FGF23の高発現部位は骨芽細胞の他、セメント芽細胞、象牙芽細胞など歯牙硬組織においても確認された。
In order to achieve the above object, the present inventors have conducted intensive research, and as a result, have found the following results.
(1) In a cultured bone formation model using fetal rat calvaria-derived (RC) cells, overexpression of human FGF23 using an adenovirus expression vector significantly reduced the number of bone nodules.
(2) Overexpression of human FGF23 in RC cells promoted FGFR and MAPK phosphorylation in the cells.
(3) Overexpression of human FGF23 in RC cells suppressed the NPT activity of the cells.
(4) Overexpression of human FGF23 in RC cells affected the expression of osteoblast differentiation marker and phosphate metabolism regulator mRNA.
(5) A specific inhibitor of FGFR tyrosine residue phosphorylation SU5402 inhibited the effect of overexpression of human FGF23 in RC cells.
(6) In a calcification model of rat aorta-derived smooth muscle cells by Pi loading, FGF23
Overexpression suppressed calcification.
(7) The high expression part of FGF23 was confirmed not only in osteoblasts but also in dental hard tissues such as cement blasts and odontoblasts.
本発明者は、これらの成果により、FGF23は硬組織の生理的石灰化,あるいは血管の石灰化等の病態と関連した石灰化を調節している局所因子であり、FGF23を正にあるいは負に制御することで石灰化を抑制あるいは促進できることを見出し、本発明を完成させるに到った。 Based on these results, the present inventor has shown that FGF23 is a local factor that regulates calcification associated with pathological conditions such as physiological calcification of hard tissue or vascular calcification, and makes FGF23 positive or negative. It has been found that the calcification can be suppressed or promoted by controlling, and the present invention has been completed.
上記発明により、FGF23が石灰化を調節することが明らかとなった。このFGF23発現量の上昇あるいはその情報伝達系の活性化は、石灰化を抑制するため、変形性関節症、異所性石灰化症、動脈硬化症の予防・治療剤を開発する上で重要な手段を与える。一方、FGF23発現量の低下あるいはその情報伝達系の阻害は、石灰化を促進することから骨粗鬆症、くる病、骨軟化症の予防・治療剤及び歯周病に伴う歯槽骨の吸収抑制剤、歯(象牙質、セメント質)の再生治療剤を開発する上で重要な手段を与える。 From the above invention, it was revealed that FGF23 regulates calcification. This increase in the expression level of FGF23 or activation of its information transmission system is important in developing preventive / therapeutic agents for osteoarthritis, ectopic calcification, and arteriosclerosis in order to suppress calcification. Give means. On the other hand, since the decrease in the expression level of FGF23 or the inhibition of the information transmission system promotes calcification, it prevents or treats osteoporosis, rickets, osteomalacia, and an alveolar bone resorption inhibitor associated with periodontal disease, tooth It provides an important means in developing regenerative therapeutic agents (dentin, cementum).
本発明はFGF23の石灰化の調節剤を提供する。ここで「調節」の例として、正に制御する「促進」または「活性化」の他、負に制御する「阻害」あるいは「抑制」などを含めることができる。「正」に制御する例として、FGF23発現量の増大あるいはFGF23特異的情報伝達機構の活性化による石灰化の抑制を示す事ができる。また「負」に制御する例として、FGF23の発現低下、FGF23の特異的受容体への結合阻害あるいはその情報伝達系の阻害による石灰化の促進の例を示す事ができる。 The present invention provides a regulator of calcification of FGF23. Examples of “modulation” may include “promotion” or “activation” that is positively controlled, “inhibition” or “suppression” that is negatively controlled. As an example of “positive” control, it is possible to show suppression of calcification by increasing the expression level of FGF23 or activating the FGF23-specific information transmission mechanism. Moreover, as an example of controlling to “negative”, an example of calcification promotion by decreasing the expression of FGF23, inhibiting the binding of FGF23 to a specific receptor, or inhibiting its signal transduction system can be shown.
すなわち、FGF23の発現上昇あるいはFGF23特異的情報伝達機構の活性化剤は、石灰化の抑制に利用でき、石灰化が促進されている疾患・状態として変形性関節症、異所性石灰化、動脈硬化症の予防・治療に利用できる。 That is, an activator of increased expression of FGF23 or an FGF23-specific information transmission mechanism can be used for suppression of calcification, and as a disease / condition in which calcification is promoted, osteoarthritis, ectopic calcification, arteries It can be used for prevention and treatment of sclerosis.
また、FGF23あるいはFGF23特異的情報伝達機構の阻害剤は石灰化の促進に利用でき、石灰化が阻害又は抑制されている疾患・状態として、骨粗鬆症、くる病、骨軟化症の予防・治療剤として利用できる。さらに、FGF23は歯牙組織(セメント芽細胞、象牙芽細胞)においても高いレベルで発現を認めたことにより、歯周病等の歯科領域疾患や再生医療等の分野でも利用できる。 In addition, FGF23 or an inhibitor of FGF23-specific information transmission mechanism can be used to promote calcification, and as a disease / condition in which calcification is inhibited or suppressed, it is used as a prophylactic / therapeutic agent for osteoporosis, rickets and osteomalacia. Available. Furthermore, since FGF23 has been expressed at a high level in tooth tissues (cement blasts and odontoblasts), it can be used in fields such as dental region diseases such as periodontal disease and regenerative medicine.
本発明による石灰化調節剤の具体例として、FGF23を挙げることができる。FGF23は配列番号2に記載のアミノ酸配列からなるが、本発明はこれに限定されず、FGF23の特異的情報伝達体を調節し得る機能を有するもので、配列番号2で表されるアミノ酸配列において1若しくは複数のアミノ酸が置換、欠失、若しくは付加されたアミノ酸配列と類似の配列からなるFGF23変異体であればいずれでも良い。 FGF23 can be mentioned as a specific example of the calcification regulator according to the present invention. FGF23 consists of the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 2, but the present invention is not limited to this, and has a function capable of regulating a specific signal transmitter of FGF23. In the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, Any FGF23 mutant having a sequence similar to the amino acid sequence in which one or more amino acids are substituted, deleted, or added may be used.
本発明のタンパク質の中で自然界に存在するものは、抽出、精製等の操作を経ることにより、天然のタンパク質として調製することができる。例えば、配列番号2のアミノ酸配列を有するタンパク質は、ヒトの細胞、体液(血液、尿等)等から調製することができる。ここでの細胞としては、本発明のタンパク質を産生ないし発現しているものであれば特に限定されず、例えば、脾臓細胞、免疫系細胞等を用いることができる。 Among the proteins of the present invention, those present in nature can be prepared as natural proteins through operations such as extraction and purification. For example, the protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 can be prepared from human cells, body fluids (blood, urine, etc.) and the like. The cells here are not particularly limited as long as they produce or express the protein of the present invention, and for example, spleen cells, immune system cells and the like can be used.
また本発明は、FGF23またはその変異体をコードしたDNAを提供する。ヒトFGF23をコードしたDNAは、例えば、配列番号1に記載のDNAを挙げることができる。また、FGF23変異体をコードした配列は、例えば、配列番号1に記載のヒトFGF23をコードしたDNAを改変して作製することができる。 The present invention also provides DNA encoding FGF23 or a variant thereof. Examples of the DNA encoding human FGF23 include the DNA described in SEQ ID NO: 1. Further, the sequence encoding the FGF23 variant can be prepared, for example, by modifying the DNA encoding human FGF23 described in SEQ ID NO: 1.
FGF23cDNAは、当業者により公知の方法により調製することができる。本発明のDNAは、適当なゲノムDNAライブラリー又はcDNAライブラリーから調製することができる。この場合には、本発明のタンパク質の一部をコードするDNA断片からなるプローブを用意し、これを用いて周知のハイブリダイゼーション法により本発明のDNAをスクリーニングする。また、本発明のDNAは、適当なゲノムDNAライブラリー又はcDNAライブラリーを鋳型として適当なプライマーを用いたPCR法等により調製することが可能である。プライマーは、本発明のタンパク質をコードするDNA配列を基に、所望のDNA断片を特異的に増幅するように設計された任意のものを用いることができる。本発明のDNAを調製するために用いるゲノムDNAライブラリー又はcDNAライブラリーは、本発明のDNAを含むものであればどのようなものでもよく、例えば、市販のDNAライブラリーを利用することができる。また、適当な細胞からmRNAを抽出し、これを鋳型として周知の方法により作製したcDNAライブラリーを用いることもできる。 The FGF23 cDNA can be prepared by methods known to those skilled in the art. The DNA of the present invention can be prepared from a suitable genomic DNA library or cDNA library. In this case, a probe composed of a DNA fragment encoding a part of the protein of the present invention is prepared, and the DNA of the present invention is screened by using a known hybridization method. The DNA of the present invention can be prepared by a PCR method using an appropriate primer using an appropriate genomic DNA library or cDNA library as a template. As the primer, any primer designed to specifically amplify a desired DNA fragment based on the DNA sequence encoding the protein of the present invention can be used. The genomic DNA library or cDNA library used for preparing the DNA of the present invention may be any as long as it contains the DNA of the present invention. For example, a commercially available DNA library can be used. . Alternatively, a cDNA library prepared by a well-known method using mRNA extracted from appropriate cells as a template can also be used.
FGF23cDNAはそのまま使用できるが、ベクターに担持させて用いることもできる。 Although FGF23 cDNA can be used as it is, it can also be used by carrying it on a vector.
本発明の更に他の局面は、本発明のDNAを保持するベクターに関する。換言すれば、本発明のDNAを適当なベクターに挿入して使用することができる。本発明のDNAを挿入し得るものであれば、いかなるベクターを使用することも可能であるが、使用目的(クローニング、タンパク質の発現)に応じて、また、宿主細胞の種類を考慮して適当なベクターを選択して用いることが好ましい。ベクターの例としては、大腸菌を宿主とする場合、M13ベクター、pUC系ベクター、pT7ベクターなどが挙げられる。本発明のDNAのベクターへの挿入は、制限酵素及びDNAリガーゼを用いた周知の方法(Molecular Cloning, Third Edition, 1.84, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York)により行うことができる。 Yet another aspect of the present invention relates to a vector carrying the DNA of the present invention. In other words, the DNA of the present invention can be used by inserting it into an appropriate vector. Any vector can be used as long as it can insert the DNA of the present invention, but it is suitable depending on the purpose of use (cloning, protein expression) and in consideration of the type of host cell. It is preferable to select and use a vector. Examples of vectors include M13 vectors, pUC vectors, pT7 vectors, etc., when Escherichia coli is used as a host. The DNA of the present invention can be inserted into a vector by a known method using a restriction enzyme and DNA ligase (Molecular Cloning, Third Edition, 1.84, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York).
本発明の更に他の局面は、本発明のDNAを保持する形質転換体に関する。即ち、本発明のDNAで宿主細胞を形質転換して得られる形質転換体に関する。例えば、本発明のDNAを、リン酸カルシウム法、エレクトロポーレーション(Potter, H. et al.,Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A 81,7161−7165 (1984))、リポフェクション(Felgner, P.L. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A 84,7413−7417 (1984))、マイクロインジェクション(Graessmann,M.& Graessmann,A., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A 73,366−370 (1976))等の公知の遺伝子導入方法により宿主細胞に導入して形質転換させることができる。また、上記本発明のベクターで宿主細胞を形質転換して本発明の形質転換体を得ることもできる。目的に応じて種々の宿主細胞を用いることが可能であり、例えば、CHO細胞、COS細胞、HeLa細胞、昆虫細胞、酵母等を用いることができる。また、真核細胞に限らず、大腸菌等の原核細胞を用いることも可能である。本発明の形質転換体を適当な条件で培養することにより、本発明のDNAの発現産物(タンパク質)を大量に生産することが可能である。 Yet another aspect of the present invention relates to a transformant carrying the DNA of the present invention. That is, the present invention relates to a transformant obtained by transforming a host cell with the DNA of the present invention. For example, the DNA of the present invention can be obtained by the calcium phosphate method, electroporation (Potter, H. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81, 7161-7165 (1984)), lipofection (Felgner, PL et al., Proc. Natl. Acad. Sci. US 84, 7413-7417 (1984)), microinjection (Graessmann, M. & Graessmann, A., Proc. Natl. Acad. Sci.U.S.A 73,366-370 (1976)) can be introduced into a host cell and transformed. In addition, the transformant of the present invention can be obtained by transforming a host cell with the vector of the present invention. Various host cells can be used depending on the purpose, and for example, CHO cells, COS cells, HeLa cells, insect cells, yeasts and the like can be used. Further, not only eukaryotic cells but also prokaryotic cells such as Escherichia coli can be used. By culturing the transformant of the present invention under appropriate conditions, it is possible to produce a large amount of the expression product (protein) of the DNA of the present invention.
本発明のタンパク質を適用する方法としては、例えば、直接患者に投与することが挙げられる。また、本発明のタンパク質を有効成分とする組成物を構成し、これを患者に投与することもできる。投与方法としては、経口又は静脈内、動脈内、若しくは皮下注射等の公知の方法を用いることができる。また、注射等により特定の部位(例えば、骨が減少または過剰形成している部位)に直接投与することもできる。また、本発明のDNAを細胞に導入し、生体内で本発明のタンパク質を発現させることもできる。DNAの導入方法は特に限定されず、例えば、DNA導入用プラスミド又はウイルスベクターを用いた方法、エレクトロポーレーション、リポフェクション、マイクロインジェクション等の公知の方法により行うことができる。 Examples of the method of applying the protein of the present invention include direct administration to a patient. Moreover, the composition which uses the protein of this invention as an active ingredient can be comprised, and this can also be administered to a patient. As an administration method, a known method such as oral or intravenous, intraarterial, or subcutaneous injection can be used. Moreover, it can also administer directly to a specific site | part (for example, site | part in which the bone has decreased or formed excessively) by injection etc. In addition, the DNA of the present invention can be introduced into cells to express the protein of the present invention in vivo. The method for introducing DNA is not particularly limited, and can be performed by a known method such as a method using a DNA introduction plasmid or a viral vector, electroporation, lipofection, microinjection, or the like.
本発明はまた、FGF23遺伝子の転写領域、プロモーター領域を含む、任意の部位を標的とするアンチセンスヌクレオチド、二本鎖RNA、リボザイムなどの機能性核酸、及びかかる機能性核酸を有効成分として含む石灰化調節剤を提供する。このような機能性核酸は、siRNA、二本鎖RNA、または、修飾されたRNA鎖を少なくとも片方の鎖に含むsiRNAまたは二本鎖RNAのいずれであってもよい。上記の機能性核酸は、静脈注射、皮下注射、経口送達、リポソーム送達または鼻腔内送達により患者へ投与され、患者の標的全身、器官、組織または細胞型に蓄積しうる。 The present invention also includes functional nucleic acids such as antisense nucleotides, double-stranded RNAs, ribozymes, and the like that target any site, including transcribed regions and promoter regions of the FGF23 gene, and lime containing such functional nucleic acids as active ingredients. Provide oxidization regulators. Such a functional nucleic acid may be either siRNA, double-stranded RNA, or siRNA or double-stranded RNA containing a modified RNA strand in at least one strand. The functional nucleic acids described above can be administered to a patient by intravenous injection, subcutaneous injection, oral delivery, liposome delivery or intranasal delivery and accumulate in the patient's target systemic, organ, tissue or cell type.
他に定義しない限り、本明細書中で用いるすべての技術及び科学用語は、本発明が属する分野の当業者に一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書中に記載されるものと同様の又は等しい方法及び材料を本発明の実施又は試験に用いることができるが、好適な方法及び材料を以下に記載する。本明細書中に言及するすべての公開物、特許出願、特許、及び他の参考文献は、参照として全体が組み入れられる。相反の場合、定義を含む本明細書が優先する。さらに、材料、方法、及び具体例は単に例示的なものであり、限定することを意図していない。 Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Although methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of the present invention, suitable methods and materials are described below. All publications, patent applications, patents, and other references mentioned herein are incorporated by reference in their entirety. In case of conflict, the present specification, including definitions, will control. In addition, the materials, methods, and examples are illustrative only and not intended to be limiting.
実施例
「実施例1」FGF23はラット胎仔頭蓋冠由来(RC)細胞培養における骨芽細胞分化と基質石灰化を抑制する
実験は、以下の方法により実施した。
1)ヒトFGF遺伝子を持つアデノウイルスベクターの構築
全長ヒトFGF23cDNAは、RT−PCRを用いてヒト心臓のトータルRNAから合成し、pTRE−shuttler2ベクター(BD Bioscience,PaloAlto, CA)のクローニング部位のEcoR1及びBamH1部位間に挿入した。I-Ceu1及びPI-Sce1により、Tet-responsive expression cassetteを単離し、Adeno−X viral DNA(BD Bioscience)に導入した。組換えAdeno−X FGF23 DNA(Ad−FGF23)は、PacI消化し、直鎖状の組換えAd−FGF23 DNAを常法に従ってHEK 293細胞にトランスフェクションすることによって作製した。発現調節用のアデノウイルスベクター(Ad−Tet−off)及び対照のアデノウイルスベクター(Ad−βgalactosidase;AD−βgal)は、添付資料に従って作製した。培養上清に産生されたアデノウイルス粒子はBD−Adeno−X virus purification kit (BD Bioscience)を用いて精製し、濃縮したアデノウイルス粒子はHEK細胞を用いてプラークフォーミングユニット(pfu)を算出した。
2)胎仔ラット頭蓋冠由来(RC)細胞培養およびアデノウイルス感染
胎仔ラットからRC細胞を分離し(Yoshiko Y, et al. Endocrinology. 144: 4134−4143. (2003))、0.3X104/cm2の細胞密度で5%胎仔血清(FCS)、50μg/mlアスコルビン酸、抗生物質を含むα―modified essential medium(α―MEM)(Gibco BRL-LifeTechnologies, Gaithersburg, MD)を用い,70%コンフルエンスになるまで培養した。この時点で(d4)、Ad−FGF23またはAd-βgalをAd−Tet−offとともに20pfu/cellの力価で感染させた。FGF23の過剰発現は,分化が開始される2日後が見込まれた。感染の4時間後、新鮮培地を追加し、さらに翌日新鮮培地に交換した。一方、成熟期(d14)のRC細胞にも同様に20pfu/cellの条件で感染させた。ノジュールの石灰化を誘導するために、50mM β―グリセロリン酸(βGP)を培養終了前2日前(d15)に添加した。培養は、5%CO2存在下37℃で一般的に2日ないし3日おきに培地を交換した。
3)ウェスタンブロット
Ad−FGF23あるいはAd−βgalの感染細胞は48時間後に細胞溶解液(100mM KCl,1mM EDTA,0.5% Nonident P―40,1mM phenylmethylsulfonylfluoride、complete protease inhibitor(Rosche Diagnostics,Penzberg,Germany)で可溶化した。
同様に感染させたRC細胞の培養上清を回収し、一部は酵素結合免疫測定法(ELISA,後述)に供した。残りは−20℃にてアセトン沈殿を行い、沈殿物は細胞溶解液に溶解した。
Examples "Example 1" FGF23 suppresses osteoblast differentiation and substrate calcification in rat fetal calvarial (RC) cell cultures. Experiments were performed by the following method.
1) Construction of adenovirus vector having human FGF gene Full-length human FGF23 cDNA was synthesized from total RNA of human heart using RT-PCR, and EcoR1 at the cloning site of pTRE-shuttler2 vector (BD Bioscience, PaloAlto, CA) and Inserted between BamH1 sites. Tet-responsible expression cassette was isolated by I-Ceu1 and PI-Sce1 and introduced into Adeno-X viral DNA (BD Bioscience). Recombinant Adeno-X FGF23 DNA (Ad-FGF23) was prepared by digesting with PacI and transfecting linear recombinant Ad-FGF23 DNA into HEK 293 cells according to a conventional method. An adenovirus vector (Ad-Tet-off) for control of expression and a control adenovirus vector (Ad-βgalactosidase; AD-βgal) were prepared according to the attached materials. The adenovirus particles produced in the culture supernatant were purified using BD-Adeno-X virus purification kit (BD Bioscience), and the concentrated adenovirus particles were calculated for plaque forming units (pfu) using HEK cells.
2) Isolation of RC cells from fetal rat calvaria-derived (RC) cell culture and adenovirus infected fetal rats (Yoshiko Y, et al. Endocrinology. 144: 4134-4143. (2003)), 0.3X10 4 /
3) Western Blot Ad-FGF23 or Ad-βgal infected cells were removed after 48 hours with cell lysate (100 mM KCl, 1 mM EDTA, 0.5% Nonident P-40, 1 mM phenylmethylsulfonfluoride, complete protease inhibitors, biosensors, biosensors ).
Similarly, the culture supernatant of the infected RC cells was collected, and a part thereof was subjected to enzyme-linked immunoassay (ELISA, described later). The remainder was subjected to acetone precipitation at −20 ° C., and the precipitate was dissolved in the cell lysate.
試料はSDS−PAGEによる電気泳動の後、ニトロセルロース膜に転写し、抗FGF23抗体(×500,Santa Cruz Biotechnology, SantaCruz, CA)と4℃で一晩反応させた後、ペルオキシダーゼ標識二次抗体(×2,000,Santa Cruz)で室温,1時間インキュベートした。引き続き、ECLウェスタンブロッティング検出試薬(Lumi−LightPLUS Western Blotting Substrate,Roche Diagnostics)を用い、化学発光を検出した。
4)ELISA
培養液中に分泌されたFGF23はカイノス社ELISAキット(東京)によりに定量した。
5)石灰化ノジュールの同定
RC細胞は培養終了後、10%中性緩衝ホルマリンで固定し、結節(ノジュール)をアルカリフォスファターゼ(ALP)染色および石灰化をフォン・コッサ染色によって同定した。
6)細胞増殖
細胞増殖速度は、3(4,5−dim4thyl−thiazoyal−2yl)2.5−diphenyltetrazoliumgromide thiazolyl blue 比色法により測定した(MTTアッセイ)。
The sample was electrophoresed by SDS-PAGE, transferred to a nitrocellulose membrane, reacted with an anti-FGF23 antibody (× 500, Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, Calif.) At 4 ° C. overnight, and then a peroxidase-labeled secondary antibody ( × 2,000, Santa Cruz) at room temperature for 1 hour. Subsequently, chemiluminescence was detected using an ECL Western blotting detection reagent (Lumi-Light PLUS Western Blotting Substrate, Roche Diagnostics).
4) ELISA
FGF23 secreted into the culture solution was quantified by a Kinos ELISA kit (Tokyo).
5) Identification of calcified nodules RC cells were fixed with 10% neutral buffered formalin after culturing , and nodules were identified by alkaline phosphatase (ALP) staining and calcification was identified by von Kossa staining.
6) Cell proliferation The cell proliferation rate was measured by 3 (4,5-dim4thyl-thiazoyl-2yl) 2.5-diphenyltetrazulimide thiol blue colorimetric method (MTT assay).
RC細胞を用いた培養骨形成モデル及び実験プロトコールを図1Aに示した。未分化RC細胞は増殖、6日でコンフルエンスに達する。コンフルエンスと同時に類骨に相当する有機基質からなるノジュールの形成を伴って細胞は前骨芽細胞へと分化する。培養14日目には骨芽細胞として成熟し、この時β―グリセロリン酸(βGP)を添加すると、類骨様のノジュールは2日以内に石灰化する。アデノウイルスーヒトFGF23ベクター(Ad−hFGF23)のコンストラクトは図1Bに示した。感染2日後に、Ad−hFGF23とAd−βgal感染細胞で、FGF23の発現、培養上清のFGF23のレベルをウェスタンブロットとELISAで比較したところ、Ad−hFGF23感染細胞に著しい発現と分泌増加が確認された(図2A、B)。また、Ad−hFGF23感染細胞の培養上清にはインタクトな分子サイズ(約32kDa)と、弱いながら分解産物と思われる2つのバンド(約26kDaと約16kDa)を認めた(図2C)。 The cultured bone formation model using RC cells and the experimental protocol are shown in FIG. 1A. Undifferentiated RC cells proliferate and reach confluence in 6 days. At the same time as confluence, the cells differentiate into preosteoblasts with the formation of nodules consisting of an organic matrix corresponding to osteoids. On the 14th day of culture, the cells mature as osteoblasts. When β-glycerophosphate (βGP) is added at this time, osteoid-like nodules are mineralized within 2 days. The adenovirus-human FGF23 vector (Ad-hFGF23) construct is shown in FIG. 1B. Two days after infection, the expression of FGF23 in Ad-hFGF23 and Ad-βgal-infected cells and the level of FGF23 in the culture supernatant were compared by Western blotting and ELISA. As a result, significant expression and increased secretion were confirmed in Ad-hFGF23-infected cells. (FIG. 2A, B). In addition, in the culture supernatant of Ad-hFGF23-infected cells, an intact molecular size (about 32 kDa) and two bands (about 26 kDa and about 16 kDa) that seem to be a degradation product although weak were recognized (FIG. 2C).
Ad−hFGF23あるいはAd−βgalをd4及びd14の成熟期のRC細胞に感染させ,培養終了後(d17)の染色像の一例を図3Aに示した。得られた染色像の計測値から、RC細胞におけるFGF23の過剰発現はノジュールの形成と石灰化のいずれも抑制することが明らかとなった(図3A,B)。 FIG. 3A shows an example of a stained image after completion of culture (d17) by infecting Ad-hFGF23 or Ad-βgal with d4 and d14 matured RC cells. From the measured values of the obtained stained images, it was revealed that overexpression of FGF23 in RC cells suppressed both nodule formation and calcification (FIGS. 3A and 3B).
Ad−hFGF23あるいはAd−βgalで感染させたRC細胞を2日後に低密度で継代培養し、経時的にMTTアッセイを用いて細胞増殖曲線を比較したところ、両者に有意な差は認められなかった(図3C)。 When RC cells infected with Ad-hFGF23 or Ad-βgal were subcultured at a low density after 2 days and the cell growth curves were compared over time using the MTT assay, there was no significant difference between the two. (FIG. 3C).
「実施例2」FGF23は頭頂骨器官培養において骨形成を抑制する。 Example 2 FGF23 suppresses bone formation in parietal bone organ culture.
実験は、以下の方法により実施した。
1)ラット頭頂骨器官培養
21日目の胎仔ラットの頭頂骨を器官培養に用いた。頭頂骨は矢状縫合に沿って半分にカットし、さらにそれを2等分した。一片の頭頂骨片をコラゲナーゼで消化し、全細胞数を計測した。Ad−FGF23またはAd−βgalを20 pfu/cellになるように頭頂骨片に4時間感染させた後、セルカルチャーインサート(pore size 0.4−μm;Millipore,Bedford,NJ)に静置した。培地は20%FCS加BGjb培地を用いた。骨形成量を確認するために、カルセイン(1 μg/ml)を翌日に添加した。培地交換は毎日行い、さらに3日間培養した後、4%PFAで4℃,2時間固定し、7μmの凍結切片とし、組織学的に解析した。
2)免疫染色
抗FGF23抗体(×100,Santa Cruz)を4℃で一晩反応させ、洗浄後ペルオキシダーゼ標識二次抗体及びABC試薬(Vector Laboratories, Burlingame, CA)を説明書に準じて反応させた。切片はヘマトキシリンでカウンター染色した。陰性対象は特異的ブロッキングペプチド(Santa Cruz)を処方に従って使用した(図省略)。
The experiment was carried out by the following method.
1) Rat parietal bone organ culture The parietal bone of the fetal rat on day 21 was used for organ culture. The parietal bone was cut in half along the sagittal suture and further divided in half. A piece of parietal bone was digested with collagenase and the total number of cells was counted. After the parietal bone fragment was infected with Ad-FGF23 or Ad-βgal at 20 pfu / cell for 4 hours, it was placed on a cell culture insert (pore size 0.4-μm; Millipore, Bedford, NJ). The medium used was BGjb medium supplemented with 20% FCS. To confirm the amount of bone formation, calcein (1 μg / ml) was added the next day. The medium was changed every day, and after further culturing for 3 days, it was fixed with 4% PFA at 4 ° C. for 2 hours, and it was made into a 7 μm frozen section and analyzed histologically.
2) Immunostaining anti FGF23 antibody (× 100, Santa Cruz) was reacted overnight at 4 ° C., after washing peroxidase-labeled secondary antibody and ABC reagent (Vector Laboratories, Burlingame, CA) was reacted analogously to the instructions of the . Sections were counterstained with hematoxylin. Negative subjects used a specific blocking peptide (Santa Cruz) according to the formulation (not shown).
Ad−hFGF23感染させた場合,Ad−βgalと比較して骨表面の細胞群に強いFGF23のシグナルが確認された(図4A,B)。Ad−hFGF23の感染により,トルイジンブルー染色で同定される類骨層の拡大が確認された(図4C,D)。また,蓄積したカルセインの蛍光面積は減少した(図4E,F)。それらの定量値を図4Gに示した。 When Ad-hFGF23 was infected, a stronger FGF23 signal was confirmed in the cell group on the bone surface compared to Ad-βgal (FIGS. 4A and B). The expansion of the osteoid layer identified by toluidine blue staining was confirmed by the infection with Ad-hFGF23 (FIGS. 4C and D). In addition, the fluorescence area of accumulated calcein decreased (FIGS. 4E and F). Their quantitative values are shown in FIG. 4G.
「実施例3」RC細胞におけるFGF23とFGFRの共発現
実験は、以下の方法により実施した。
1)半定量的RT−PCR及びリアルタイム定量的RT−PCR解析
RC細胞のトータルRNAを経時的にTRIzol(Invitrogen,Carlabad,CA)を用いて回収した。cDNAはReverTra Ace(東洋紡,東京)を用いて、2μgのトータルRNAから50℃で合成した。PCR(Qiagen, Hilden, Germany)は標的遺伝子に最適な条件で実施した。リボゾームタンパクL32を内部コントロールとして用いた。リアルタイム定量PCRは1xSYBR Green Realtime PCR Master Mix (東洋紡)を用い、LightCycler(Rosche Diagnostics)により実施した。オステオポンチン(OPN)、ALP,骨シアロプロテイン(BSP)、オステオカルシン(OCN)、FGF23、FGFR1(R1)、FGFR2(R2)、FGFR3(R3)の2つのスプライスフォーム(bとc)、FGFR4(R4)(Yan,X.,et al.Genes Cells.10:489−502.(2005))及びL32プライマー配列を表1に示す。
[Example 3] Co-expression of FGF23 and FGFR in RC cells The experiment was performed by the following method.
1) Semiquantitative RT-PCR and real-time quantitative RT-PCR analysis Total RNA of RC cells was collected over time using TRIzol (Invitrogen, Carlabad, CA). cDNA was synthesized at 50 ° C. from 2 μg of total RNA using RiverTra Ace (Toyobo, Tokyo). PCR (Qiagen, Hilden, Germany) was performed under conditions optimal for the target gene. Ribosomal protein L32 was used as an internal control. Real-time quantitative PCR was carried out using 1 × SYBR Green Realtime PCR Master Mix (Toyobo) and LightCycler (Roche Diagnostics). Osteopontin (OPN), ALP, bone sialoprotein (BSP), osteocalcin (OCN), FGF23, FGFR1 (R1), FGFR2 (R2), FGFR3 (R3), two splice forms (b and c), FGFR4 (R4) (Yan, X., et al. Genes Cells. 10: 489-502. (2005)) and L32 primer sequences are shown in Table 1.
RT−PCRに用いたプライマーセット Primer set used for RT-PCR
RC細胞において、R1c、R2IIIc、R3c mRNAの発現を確認したが、その他のサブタイプの mRNAは確認されなかった(図5A)。定量リアルタイムRT−PCR解析において、OPN、ALP、BSP、OCNの連続的な発現レベルの増加は,RC細胞が期待通り未分化な骨原性細胞から前骨芽細胞を経て成熟骨芽細胞に分化したことを示している(図5B)。R1c、RIIIcレベルは前骨芽細胞期にピーク値を示したのに対し、R3cは骨芽細胞の成熟期に強い特異性を示した。 In RC cells, R1c, R2IIIc, and R3c mRNA expression was confirmed, but no other subtype mRNA was confirmed (FIG. 5A). In quantitative real-time RT-PCR analysis, the continuous increase in the expression level of OPN, ALP, BSP, OCN is differentiated from undifferentiated osteogenic cells to premature osteoblasts through mature osteoblasts as expected by RC cells (FIG. 5B). R1c and RIIIc levels showed peak values at the pre-osteoblast stage, whereas R3c showed strong specificity at the mature stage of osteoblasts.
「実施例4」FGF23はFGFRのリン酸化を促進する。 Example 4 FGF23 promotes phosphorylation of FGFR.
実験は、以下の方法により実施した。 The experiment was carried out by the following method.
Ad−hFGF23及びAd−βgalを〔実施例1〕に従って感染させたRC細胞を5日間培養した上清を回収(ELISAでFGF23の過剰発現を確認済み)し,α−MEMにて10倍希釈した。成熟期(d14)RC細胞をガラススライド上に継代培養して1日放置後、血清濃度を0.1%に下げてさらに1日培養した。これに上述の希釈した培養上清を添加し,15分後直ちに冷アセトンで5分間固定した。細胞をブロッキング後、一次抗体(抗Runx2抗体,抗リン酸化FGFR抗体,×100,Santa Cruz)を4℃で一晩反応させた。二次抗体は,フルオレッセインイソチアシアネート(FITC)標識(Santa Cruz Biotechnology, Inc),Cy3(Jackson ImmunoResearch)標識したものを用いた。 The supernatant obtained by culturing RC cells infected with Ad-hFGF23 and Ad-βgal according to [Example 1] for 5 days was recovered (overexpression of FGF23 was confirmed by ELISA) and diluted 10-fold with α-MEM. . Mature (d14) RC cells were subcultured on glass slides and allowed to stand for 1 day, and the serum concentration was lowered to 0.1% and further cultured for 1 day. The above diluted culture supernatant was added thereto, and immediately after 15 minutes, it was fixed with cold acetone for 5 minutes. After blocking the cells, the primary antibody (anti-Runx2 antibody, anti-phosphorylated FGFR antibody, x100, Santa Cruz) was reacted overnight at 4 ° C. The secondary antibody used was labeled with fluorescein isothiocyanate (FITC) (Santa Cruz Biotechnology, Inc), Cy3 (Jackson ImmunoResearch).
Ad−hFGF23及びAd−βgal感染RC細胞において、抗リン酸化FGFR抗体(anti−pFGFRs)に対する反応性は、Ad−FGF23感染細胞が明らかに強陽性であったのに対し、Ad−βgal感染細胞はほとんど染色されなかった(図6A)。また、これらの細胞はFGF23及びFGFR1〜FGFR3陽性であった(図6B)。 In Ad-hFGF23 and Ad-βgal-infected RC cells, reactivity to anti-phosphorylated FGFR antibodies (anti-pFGFRs) was clearly strongly positive for Ad-FGF23-infected cells, whereas Ad-βgal-infected cells were Almost no staining (FIG. 6A). Moreover, these cells were FGF23 and FGFR1-FGFR3 positive (FIG. 6B).
「実施例5」FGF23はRC細胞のFGFRを介して石灰化を抑制する
実験は、以下の方法により実施した。リン酸化FGFR阻害剤はSU5402(CALBIOCHEM, La Jolla, CA)を使用した。
[Example 5] An experiment in which FGF23 suppresses calcification via FGFR of RC cells was performed by the following method. As a phosphorylated FGFR inhibitor, SU5402 (CALBIOCHEM, La Jolla, Calif.) Was used.
Ad−hFGF23及びAd−βgalを〔実施例1〕のように成熟期(d14)に感染させた。感染翌日から培地交換と共に上記のインヒビター(10μM)。培養終了(d17)後、〔実施例1〕記載のようにALP/フォン・コッサ染色を施し、ノジュールと石灰化を計測した。 Ad-hFGF23 and Ad-βgal were infected at the mature stage (d14) as in [Example 1]. The above inhibitor (10 μM) with medium change from the day after infection. After completion of the culture (d17), ALP / von Kossa staining was performed as described in [Example 1], and nodules and calcification were measured.
FGFRのリン酸化阻害剤はFGF23によるノジュールの石灰化抑制を部分的に回復させた(図7)。 An inhibitor of FGFR phosphorylation partially restored the suppression of nodule calcification by FGF23 (FIG. 7).
「実施例6」FGF23は、骨芽細胞分化マーカーおよびリン酸代謝調節因子のmRNAの発現を調節する。 Example 6 FGF23 regulates the expression of osteoblast differentiation marker and phosphate metabolism regulator mRNA.
実験は、以下の方法により実施した。 The experiment was carried out by the following method.
Ad−hFGF23またはAd−βgalを〔実施例1〕に従って、70%コンフルエンス(d4)及び成熟期(d14)のRC細胞に感染させ、培養終了後〔実施例3〕にしたがってトータルRNAを回収し、定量リアルタイムRT−PCRに供した。〔実施例3〕の表1の骨芽細胞マーカーに加え、リン酸代謝調節因子として、matrix extracellular phosphoglycoprotein(MEPE)(Gowen, L. C. et al. J Biol Chem. 278:1998−2007. (2003)),secreted frezzled−relarted protein (sFRP)―4(Berndt T. et al., J Clin Invest 112: 785-794, (2003)),スタニオカルシン(STC)1(Yoshiko, Y. et al. Endocrinology. 144: 4134−4143. (2003))の分泌タンパク及びPit−1,Pit−2, phosphate−regulating gene with homologies to endopeptidases on X chromosome(Phex)(Drezner,M.K. Kidney Int.57:9−18(2000))の膜タンパクを解析した。それぞれのプライマー配列を表2に示す。 According to [Example 1], 70% confluence (d4) and matured (d14) RC cells were infected with Ad-hFGF23 or Ad-βgal, and after completion of the culture, total RNA was recovered according to [Example 3] The sample was subjected to quantitative real-time RT-PCR. In addition to the osteoblast markers in Table 1 of [Example 3], as a phosphate metabolism regulator, matrix extracellular phosphoprotein (MEPE) (Gowen, L. C. et al. J Biol Chem. 278: 1998-2007. 2003)), secreted frozen-related protein (sFRP) -4 (Berndt T. et al., J Clin Invest 112: 785-794, (2003)), stanniocalcin (STC) 1 (Yoshiko, o. 144: 4134-4143 (2003)) and secreted proteins and Pit-1, Pit-2, phosphate-regula ing gene with homologies to endopeptidases on X chromosome (Phex) (Drezner, M.K Kidney Int.57:. 9-18 (2000)) were analyzed membrane protein. The respective primer sequences are shown in Table 2.
RT−PCRに用いたプライマーセット Primer set used for RT-PCR
Ad−hFGF23をd4に感染した場合、Ad−βgalに比較して、OCN、Phex、MEPEのmRNAレベルは著しく低下し、ALP、STC1、Pit−1 mRNAのレベルも低下した。一方、BSP、sFRP−4 mRNAレベルは増加し、OPNは不変であった(図8A)。一方、Ad−hFGF23をd14に感染した場合、ALP、Pit−1、Pit−2、MEPE、STC1 mRNAレベルの増加、Phex及びOCN mRNAレベルの減少を認めた。しかし、OPN、BSP、sFRP−4 mRNAレベルは不変であった(図8B)。 When Ad-hFGF23 was infected to d4, the mRNA levels of OCN, Phex, and MEPE were significantly reduced, and the levels of ALP, STC1, and Pit-1 mRNA were also decreased as compared to Ad-βgal. On the other hand, BSP and sFRP-4 mRNA levels increased and OPN remained unchanged (FIG. 8A). On the other hand, when Ad-hFGF23 was infected with d14, an increase in ALP, Pit-1, Pit-2, MEPE, STC1 mRNA levels, and a decrease in Phex and OCN mRNA levels were observed. However, OPN, BSP, and sFRP-4 mRNA levels were unchanged (FIG. 8B).
「実施例7」FGF23は培養血管平滑筋のPi誘導石灰化を抑制する。 "Example 7" FGF23 suppresses Pi-induced calcification of cultured vascular smooth muscle.
実験は、以下の方法により実施した。 The experiment was carried out by the following method.
ラット大動脈由来平滑筋細胞(継代15代以内)を10%FCS加D―MEMを用い、0.5〜0.8×104/cm2でプレーティングした。細胞がコンフルエンスに達した時、1.5mMのリン酸ナトリウム(pH7.4)を負荷(石灰化培地)すると同時にAd−hFGF23またはAd−βgalを20pfu/cellとなるように感染させた。感染の基本的手順は〔実施例1〕に従った。2日〜3日ごとに新鮮な石灰化培地に交換した。
感染後10日目に細胞を洗浄後、トリス緩衝液にて洗浄後、0.6N塩酸処理し、石灰化をカルシウムCテスト−ワコー(和光純薬工業,東京)にて測定した。
Rat aorta-derived smooth muscle cells (within passage 15) were plated at 0.5 to 0.8 × 10 4 / cm 2 using 10% FCS-added D-MEM. When cells reached confluence, they were loaded with 1.5 mM sodium phosphate (pH 7.4) (calcification medium) and simultaneously infected with Ad-hFGF23 or Ad-βgal to 20 pfu / cell. The basic procedure of infection followed [Example 1]. The fresh calcification medium was replaced every 2-3 days.
On
Ad−hFGF23感染平滑筋ではAd−βgal感染平滑筋に比較して、リン酸負荷による石灰化を有意に抑制した(図9)。 In Ad-hFGF23-infected smooth muscle, calcification due to phosphate load was significantly suppressed as compared to Ad-βgal-infected smooth muscle (FIG. 9).
「実施例8」 FGF23は象牙質,セメント質でも産生される。 Example 8 FGF23 is also produced in dentin and cementum.
成獣雄(8週齢)及び胎仔(胎生21日)ラットの組織から〔実施例3〕に従ってトータルRNAを回収し、FGF23の発現をリアルタイムRT−PCRで確認した。また、同ラットの歯牙組織におけるFGF23の免疫染色をABC法(Vector Laboratories,Burlingame,CA)により実施した。成獣雄ラットの下顎を4%パラフォルムアルデヒドにより4℃で一晩固定後、クエン酸・蟻酸溶液またはEDTAで脱灰し、パラフィン標本とした。5〜6μmの切片を作製し、抗FGF23抗体(Santa Cruz)は4℃で一晩反応させた。リアルタイムPCRの結果、骨組織以外では歯牙組織で高い発現が確認された(図10)。免疫染色では象牙芽細胞、セメント芽細胞がFGF23陽性となった(図11)。このことから、FGF23は硬組織の基質形成に預かる細胞(エナメル芽細胞は除く)で産生されることが示された。 Total RNA was collected from adult male (8 weeks old) and fetal (embryonic day 21) rat tissues according to [Example 3], and the expression of FGF23 was confirmed by real-time RT-PCR. In addition, FGF23 immunostaining was performed on the dental tissues of the rats by the ABC method (Vector Laboratories, Burlingame, Calif.). The lower jaw of an adult male rat was fixed with 4% paraformaldehyde at 4 ° C. overnight, then decalcified with a citric acid / formic acid solution or EDTA to obtain a paraffin specimen. Sections of 5 to 6 μm were prepared, and anti-FGF23 antibody (Santa Cruz) was reacted at 4 ° C. overnight. As a result of real-time PCR, high expression was confirmed in tooth tissues other than bone tissues (FIG. 10). In the immunostaining, odontoblasts and cementoblasts were FGF23 positive (FIG. 11). From this, it was shown that FGF23 is produced in cells (excluding enamel blasts) that are subjected to hard tissue matrix formation.
上記発明により明らかにされたFGF23が石灰化を調節する機構、具体的にはFGF23の発現上昇あるいはその情報伝達系の活性化は、石灰化を抑制することから変形性関節症、異所性石灰化症、動脈硬化症の予防・治療剤として利用することができる。一方、FGF23の発現低下あるいはその情報伝達系の阻害は、石灰化を促進することから骨粗鬆症、くる病、骨軟化症の予防・治療剤のほか、歯周病等の歯科領域疾患あるいは歯科における再生医療等にも利用できる。さらに、それら疾患の予防・治療剤をスクリーニングする方法として利用することができる。 The mechanism by which FGF23 clarified by the above invention regulates calcification, specifically, the increase in the expression of FGF23 or the activation of its signal transduction system suppresses calcification, so that osteoarthritis and ectopic lime are suppressed. It can be used as a preventive / therapeutic agent for keratosis and arteriosclerosis. On the other hand, the decrease in the expression of FGF23 or the inhibition of its information transmission system promotes calcification, so that it is a preventive / therapeutic agent for osteoporosis, rickets and osteomalacia, as well as dental diseases such as periodontal disease or regeneration in dentistry. It can also be used for medical treatment. Furthermore, it can be used as a method for screening for preventive / therapeutic agents for these diseases.
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