氏 名

氏 名 授 与 し た 学 位 専攻分野の名称 学 位 授 与 番 号 学位授与の日付 学位授与の要件

学位論文の題目

論 文 審 査 委 員

石川 崇典 博 士 歯 学

博甲第５７０３号 平成３０年３月２３日

医歯薬学総合研究科機能再生・再建科学専攻

（学位規則第４条第１項該当）

Physiological role of urothelial cancer-associated 1 long noncoding RNA in human skeletogenic cell differentiation

（ヒト骨格形成細胞分化におけるurothelial cancer-associated 1長鎖ノンコーディング RNAの生理的役割）

岡村 裕彦 教授 窪木 拓男 教授 岡田 正弘 准教授

学位論文内容の要旨

A vast number of long-noncoding RNAs (lncRNA) are found expressed in human cells, w hich RNAs have been developed along with human evolution. However, the physiological f unctions of these lncRNAs remain mostly unknown. In the present study, we for the first time uncovered the fact that one of such lncRNAs plays a significant role in the differenti ation of chondrocytes and, possibly, of osteoblasts differentiated from mesenchymal stem ce lls, which cells eventually construct the human skeleton. The urothelial cancer-associated 1 (UCA1) lncRNA is known to be associated with several human malignancies. Firstly, we confirmed that UCA1 was expressed in normal human chondrocytes, as well as in a hum an chondrocytic cell line; whereas it was not detected in human bone marrow mesenchyma l stem cells (hBMSCs). Of note, although UCA1 expression was undetectable in hBMSCs, it was markedly induced along with the differentiation towards chondrocytes, suggesting it s critical role in chondrogenesis. Consistent with this finding, silencing of the UCA1 gene significantly repressed the expression of chondrogenic genes in human chondrocytic cells.

UCA1 gene silencing also had a significant impact on the osteoblastic phenotype in a hum an cell line. Finally, forced expression of UCA1 in a murine chondrocyte precursor, which did not possess a UCA1 gene, overdrove its differentiation into chondrocytes. These result s indicate a physiological and important role of this lncRNA in the skeletal development of humans, who require more sustained endochondral ossification and osteogenesis than do s maller vertebrates.

論文審査結果の要旨

ヒトゲノムからは多種多様な長鎖ノンコーディングRNA (lncRNA) が転写されており、これらlncRNA の数はヒトへの進化過程で増加してきたことが知られている。これまでの研究で、一部のlncRNAは遺伝 子発現の調節やクロマチンの再編成等様々な機能を持つことが報告されているが、その他大部分の lncRNAの生理的役割はほとんど知られていない。本研究では、軟骨細胞や骨芽細胞等の骨格形成細胞の 代謝に関わるlncRNAを探索し、候補となったlncRNA分子を解析・機能評価することにより、その役割の 解明を目指した。

公開されているトランスクリプトーム解析データより、ヒト関節軟骨細胞での発現が示唆されていた urothelial cancer-associated 1 (UCA1) を研究対象として選んだ。UCA1はヒ ト 悪 性 腫 瘍 と 関 連 し て い る こ と が 知 ら れ て い るlncRNAで あ る が 、 そ の 生 理 的 役 割 は 明 ら か に さ れ て い な い 。 当 該 lncRNAの 塩 基 配 列 に 基 づ い たin silico解 析 で は 、UCA1に 相 当 す る 分 子 は 霊 長 目 ヒ ト 科 属 す る 動 物 に 限 定 的 に み ら れ 、 そ の 他 の 哺 乳 類 に は 存 在 し な か っ た 。UCA1の 遺 伝 子 発 現 量 を 各 種 ヒ ト 細 胞 株 で 比 較 し た と こ ろ 、 や は り 軟 骨 細 胞 様HCS-2/8細 胞 で 強 い 発 現 が み ら れ 、 ヒ ト 正 常 軟 骨 細 胞 で も そ の 発 現 は 確 認 さ れ た 。UCA1は ヒ ト 骨 髄 幹 細 胞 (hBMSC) で は ほ と ん ど 発 現 し て お ら ず 、hBMSCを 軟 骨 細 胞 に 分 化 さ せ て い く 過 程 でUCA1の 発 現 が ま ず 上 昇 し 、そ の 後 に 軟 骨 細 胞 マ ー カ ー 遺 伝 子 発 現 の 上 昇 が み ら れ た 。HCS-2/8細 胞 に お い てUCA1を サ イ レ ン シ ン グ し た 結 果 、 軟 骨 細 胞 マ ー カ ー の 発 現 に 著 し い 低 下 が み ら れ た 。 ま た 骨 芽 細 胞 様 SaOS2に お い てUCA1を サ イ レ ン シ ン グ お よ び 過 剰 発 現 し た 結 果 、 と も に 骨 芽 細 胞 マ ー カ ー 遺 伝 子 発 現 の 低 下 を 認 め 、過 剰 発 現 で は 細 胞 老 化 現 象 も 観 察 さ れ た 。こ の 所 見 は 細 胞 老 化 に 伴 っ てUCA1発 現 が 上 昇 す る 事 実 と 符 合 す る 。ま た 、UCA1を 持 た な い マ ウ ス 軟 骨 前 駆 細 胞 様 ATDC5に 対 し てUCA1を 導 入 す る と 、 軟 骨 細 胞 マ ー カ ー 遺 伝 子 の 発 現 が 上 昇 し た 。

以 上 の 実 験 事 実 か ら 、 当 該lncRNAは ヒ ト に お け る 軟 骨 細 胞 の 分 化 や 形 質 維 持 を 通 じ て 内 軟 骨 性 骨 化 に お い て 重 要 な 役 割 を 演 ず る だ け で な く 、 骨 芽 細 胞 に よ る 骨 形 成 に も 影 響 を 与 え て い る と 考 え ら れ る 。ま た 、小 型 の 脊 椎 動 物 に 比 べ て よ り 持 続 的 な 軟 骨 内 骨 形 成 を 必 要 と す る ヒ ト の 骨 格 発 達 に お け る 、 ヒ ト 科 特 異 的UCA1の 積 極 的 関 与 も 推 察 さ れ る 。

本論文は、軟骨細胞や骨芽細胞におけるUCA1の生理学的役割という新しい知見を示したものであ る。よって、審査委員会は本論文に博士（歯学）の学位論文としての価値を認める。