硬蛋白質利用研究施設　皮革研究部門

CHST14のノックアウトは、デルマタン4-O-スルホトランスフェラーゼ欠損を引き起こし、筋収縮性エーラス・ダンロス症候群-CHST14（mcEDS-CHST14）と呼ばれるデコリングリコサミノグリカン（GAG）鎖のデルマタン硫酸(DS)が完全に欠損し、コンドロイチン硫酸(CS)に置き換えられる。最近、mcEDS-CHST14患者の皮膚におけるGAG鎖の構造変化を発見した。本研究では、Chst14遺伝子欠失ホモ接合体（Chst14-/-）マウスの最初の体系的な調査を実施した。野生型（Chst14+/+）およびChst14-/-マウスの皮膚サンプルを使用した。皮膚の機械的脆弱性を引張試験で測定し、病理組織解析は光学顕微鏡でデコリン免疫組織染色像を観察した。また、キュプロメロンブルー（CB）染色像は、電子顕微鏡（EM）を使用した。CSおよびDSの定量は、コンドロイチナーゼ消化物をHPLCで解析した。Chst14-/-マウスでは、Chst14+/+マウスと比較して、皮膚の引張強度が大幅に低下した。EM観察では、コラーゲン原線維がさまざまな方向に配向して、網状層に無秩序なコラーゲン線維を形成することを示した。CB染色像により、Chst14+/+マウスでデコリンが丸くコラーゲンフィブリルを包んでいるのとは対照的に、棒状の線形GAG鎖が一端でコラーゲンフィブリルに付着し、フィブリルの外側に突き出ていた。HPLCの結果により、Chst14-/-マウスの皮膚で非常に低レベルのデルマタン硫酸二糖類が検出できた。Chst14-/-マウスは、皮膚のデコリンおよびコラーゲンネットワークのGAG構造に同様の異常を示すことから、mcEDS-CHST14の患者の皮膚の脆弱性の合理的なモデルであり、皮膚の強度を維持する上でのDSの機能が明確にできた。

筋収縮性エーラス・ダンロス症候群（mcEDS）は、デルマタン4-O-スルホトランスフェラーゼ1（D4ST1）（mcEDS-CHST14）をコードするCHST14の遺伝子変異によるデルマタン硫酸（DS）の欠損によって引き起こされる。本研究では、Chst14を欠損したノックアウトマウスの周産期の致死性を克服するために、CRISPR / Cas9ゲノム改変を用いたmcEDS-CHST14のマウスモデルを作製した。変異マウスは、成長障害や皮膚の脆弱性などを示した。特に、ミオパチー関連の表現型が認められ、筋組織病理において繊維サイズの変化と筋間質の広がりを示した。デコリンは、野生型マウスとは異なり、骨格筋の筋内膜と筋周膜に拡散して局在していた。変異マウスは、野生型と比較して握力が低く、運動能力が低下しており、形態計測評価により、変異マウスで胸椎後弯が示された。CRISPR / Cas9で作成したChst14変異マウスは、mcEDSの病態生理学の理解を深め、新しい治療戦略の開発を支援するための有用なモデルとなる可能性がある。 （本研究におけるモデルの作出および表現型の解析を担当した。）

老齢マウス脳ではヒアルロン酸とアグリカンの分解によって、ペリニューロナルネットの凝集性が低下することが示された。この加齢に伴うペリニューロナルの劣化が脳機能低下に関与する可能性を提示した。

運動機能改善食品としてのコラーゲン加水分解物およびⅡ型コラーゲンの効果に関して解説した。

中枢神経系の発生と老化における細胞外マトリックスのリモデリングについて解説した。