先天性骨軟骨形成異常症の病態解明へ向けた発見

東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科システム発生再生医学分野の淺原弘嗣教授と日本医科大学医学部整形外科学大学院生、東京医科歯科大学大学院医歯学総合研究科システム発生再生医学分野特別研究学生の望月祐輔大学院生、日本医科大学医学部整形外科学、慶應義塾大学医学部整形外科学、産業技術総合研究所創薬分子プロファイリング研究センターらのグループとの共同研究が発見した。

軟骨細胞の分化や発生に必須の役割を持つ転写因子としてSOX9（SRY-box9）が挙げられる。このSOX9遺伝子もしくはその周辺の突然変異により骨軟骨の異形成と性分化異常を主徴とする、重篤な先天性骨形成異常症を引き起こすことが知られていた。しかし、SOX9の遺伝子のスイッチ部分（エンハンサー）は、非常に長い距離（約2Mb）のどこかに存在するといった特殊なものであるため、現在まで解明されていなかった。

近年、遺伝子改変を可能とする「CRISPR（clustered regularly interspaced short palindromic repeats）／Cas system」を用いて、エンハンサーの同定やエピジェネティックス制御の戦略が報告がされている。研究グループでは、これらシステムを組み合わせることで、未だ明らかでないSox9の軟骨特異的なエンハンサーの同定を試みた。

まず、Sox9の近傍に設計したCRISPR／Cas systemをレトロウイルスによりマウスの初代肋軟骨細胞に対し導入後、クロマチン免疫沈降とシークエンス（ChIP-seq）によってSox9から約1Mb離れたところに軟骨エンハンサー（RCSE）の候補を見出した。

肋軟骨細胞では、この軟骨エンハンサーの候補領域に遺伝子の作動をストップする機能のあるエピジェネティックシステムを誘導すると、Sox9の遺伝子の作動が弱まることが確認された。そのため、遺伝子スイッチとして機能することが示唆されたという。

また、このRCSEが作動する部位で青く染まる「LacZ-トランスジェニックマウス」を作成したところ、肋骨の軟骨に青い染色が見られた。これにより、RCSEは肋軟骨においてのみSox9を作動させるスイッチであることが分かった。

同グループによると、今回の発見はキャンポメリックディスプラシアやアキャンポメリックディスプラシアといった先天性骨軟骨形成異常症の病態解明へとつながる可能性があるという。研究成果は、国際科学誌『Developmental Cell』2018年8月23日付で電子版で発表された。