論文サマリー

　Gorlin症候群（基底細胞母斑症候群）はヘッジホッグ（Hh）受容体PTCH1変異に起因する常染色体優性遺伝疾患です。Hhシグナルの異常な活性化を示し、二分肋骨などの骨格異常や大脳鎌の石灰化に加え、髄芽種、基底細胞癌などの腫瘍性病変を引き起こします。ヘッジホッグ（Hh）伝達経路は胚発生、癌形成および骨形態形成に寄与していることが知られており、Hh受容体であるPtch1ヘテロノックアウトマウスでは、骨芽細胞分化の亢進と成体骨量の増加が報告されています。一方、ヒトにおいてはPTCH1変異が骨形成に与える影響の詳細は不明な点が残ります。そこで本研究では、PTCH1変異を原因とするGorlin症候群患者より樹立したiPS細胞における骨芽細胞分化能を検討しました。

　骨芽細胞分化誘導プロトコール（Kanke et al. Stem Cell Reports, 2014）に従ってPTCH1に変異を持つGorlin-iPSCを培養したところ、コントロールiPSCと比べて、石灰化の亢進と初期の骨芽細胞分化マーカーであるRUNX2陽性細胞数の上昇が認められました。次にPTCH1変異による下流シグナルの異常を検索するためにRNA-seq解析を行ったところ、Gorlin-iPSCで転写因子FOXO1、ID4の発現がコントロールiPSCと比べて有意に上昇していました。またHhシグナル阻害剤であるサイクロパミン、Gli阻害剤であるGANT61でGorlin-iPSC細胞を処理すると、Gorlin-iPSC細胞で見られる過剰な骨芽細胞誘導は正常化しました。以上より、PTCH1の変異は、骨芽細胞分化初期に促進的に作用し、石灰化を亢進させることが示唆されました。これらの異常は、骨形成・石灰化に関わる他の転写因子群を介して引き起こされる可能性が示されました。

　次に私たちは骨の成熟障害を生じるマッキューン・オルブライト症候群（MAS）に注目しました。原因遺伝子のGNASヘテロノックアウトマウスの未成熟骨ではWntシグナルの過剰な活性化とHhシグナルの抑制が報告されています。MASと同様の変異をGNAS遺伝子にもつiPS細胞（MAS iPSC）を骨芽細胞へ誘導すると、コントロールiPSCと比べて骨芽細胞誘導が抑制されました。またHhシグナル活性化剤であるSAGでMAS iPSCを処理すると、骨芽細胞への誘導能が回復しました。

　以上の2つの疾患特異的iPS細胞を用いた一連の結果から、ヒト骨芽細胞分化初期段階でのHhシグナルの活性化はその後の骨芽細胞の成熟に重要であり（図1）、SAGをはじめとするHhシグナル活性化剤はマッキューン・オルブライト症候群、さらには骨粗しょう症などの疾患に対する治療薬となりうる可能性が示されました。

著者コメント

　疾患解明の一助となることを期待し始めた疾患iPS細胞の検討ですが、当たり前ですがなかなか思う通りには進まずやきもきしたことを覚えています。先生方にご助言をいただきなんとか論文出版にまでこぎつけました。本研究にあたり、ご指導いただきました大庭先生、東先生、共同研究を受け入れてくださった鄭先生、研究に加わっていただいた先生方にこの場を借りて深く感謝申し上げます。（東京歯科大学生化学講座・小野寺 晶子）