アニマルバイオサイエンス学科

野村 慎太郎（のむら・しんたろう）
Shintaro Nomura

専門分野／分子病理学、発生生物学

職位：教授
学位：農学博士（東京大学）

• 東京大学大学院農学研究科博士課程修了
• 東京大学応用微生物研究所酵素学研究部門助手、大阪大学医学部病理学講座准教授、同大学院生命機能研究科時空生物学講座准教授を経て本学へ

研究テーマ

　近年、個体発生の分子機構は急速かつ詳細に解明され、この膨大な知見をどう生かしていくかが今後の課題となった。組織の修復、再生現象は発生過程 をなぞらえるように進行していくことが組織学的、あるいは分子生物学的に証明されている。一方、病的状態はそのプロセスの遅延、停止、あるいは過剰な反応 によってもたらされるものであると推測される。我々の研究テーマは発生過程と修復過程、さらには病的状態において特異的に発現する細胞外基質蛋白オステオ ポンチン遺伝子の生物学的機能と発現制御を明らかにすることにより、硬組織における再生医療、創薬開発につながる知見を得ることである。

（1）硬組織修復、再生の分子機構解析

　我々によって発見されたオステオポンチン遺伝子は発生過程の骨組織、軟骨組織、腎臓に強く発現する。生後その発現レベルは極端に低下し、検出でき なくなる。しかしこれらの組織が障害を受け、修復反応がおこるとオステオポンチン遺伝子の強い発現が細胞特異的に認められる。オステオポンチン遺伝子発現 を抑制すると組織修復に遅延、停止が認められることから、オステオポンチンは硬組織修復に必要な因子であることが予想される。この知見をもとにオステオポ ンチンを治療、創薬に利用する可能性を検討している。

（2）石灰化をともなう病気の発生機序解析

　オステオポンチンの発現を動脈硬化石灰化部位、腎臓結石、あるいは乳癌石灰化巣に認めた。これらの異所性石灰化にオステオポンチン遺伝子プロモー ター部位のどの部分が必要であるのかを検討し、明らかにした。この情報をもとに、石灰化をともなう病気の発生機序をさぐり、その結果として病気の治療、予 防にかかわる知見を得ようとしている。

（3）発生工学的手法を用いたオステオポンチンの機能解析

　オステオポンチン遺伝子のノックアウトマウスは外観上目だった異常がなく発生する。しかしながら組織修復反応、腎臓結石形成などに異常を示す。さ らにオステオポンチンのカルシウム結合、細胞接着などの機能ドメインに変異を導入したdominant negativeオステオポンチン遺伝子を発現するトランスジェニックマウスは硬組織の発生異常を示す。この結果はオステオポンチンの代償作用を有する因 子が発生過程、修復過程、石灰化病変形成過程において異なった分布を示すことを意味し、さらに詳細な検討を加えることによってそれぞれの生体反応における オステオポンチンの生物学的機能を明らかにできると考えている。

Topics of research

Osteopontin is one of the major extracellular matrix proteins in bone and cartilage. It contains calcium binding domain(s) and RGD-motif which act as integrin binding domain and acts as calcium binding cell adhesion molecule. Strong expression of osteopontin is detected in the process of development especially in the bone and kidney. Although the expression become undetectable soon after birth, dramatical expression of osteopontin is observed in the process of fracture healing. The spliced expression of osteopontin remind us a classic morphological findings that "Tissue regeneration process is a reincarnation of development".

Strong expression of osteopontin is detected not only in the process of physiological but pathological calcification such as atherosclerosis, breast cancer and urinary calculus. Identification of the cells which express osteopontin mRNA in the pathological calcification was carried out by means of in situ hybridization. Knockout mice carrying disrupted osteopontin gene showed abnormal urinary calculus and survival rate in comapared to wild-type mice by the abdominal injection of oxalate. These results strongly suggest that osteopontin is involved in the pathological calcification. Furthermore, we could possibly utilize osteopontin for diagnosis, preventation and treatment in the future.

We identified tissue-specific and developmental stage-specific promoter regions of osteopontin by generating transgenic mice using GFP as a reporter gene. These transgenic mice were also used as experimental model animals for investigating the molecular mechanism of pathological calcification.

主な業績論文等

1. Hamamoto S, Nomura S, Yasui T, Okada A, Hirose M, Shimizu H, Itoh Y, Tozawa K, Kohri K. Effects of Impaired Functional Domains of Osteopontin on Renal Crystal Formation: Analyses of OPN-Transgenic and OPN-Knockout Mice. J Bone Miner Res. (2010 in press.)
2. Okada A, Nomura S, Saeki Y, Higashibata Y, Hamamoto S, Hirose M, Itoh Y, Yasui T, Tozawa K, Kohri K. Morphological conversion of calcium oxalate crystals into stones is regulated by osteopontin in mouse kidney. J Bone Miner Res. 23(10):1629-37 (2008)
3. Fujihara S, Yokozeki M, Oba Y, Higashibata Y, Nomura S, Moriyama K. Function and regulation of osteopontin in response to mechanical stress. J Bone Miner Res. 21(6):956-64. (2006)
4. Higashibata Y, Sakuma T, Kawahata H, Fujihara S, Moriyama K, Okada A, Yasui T, Kohri K, Kitamura Y, Nomura S. Identification of promoter regions involved in cell- and developmental stage-specific osteopontin expression in bone, kidney, placenta, and mammary gland: an analysis of transgenic mice. J Bone Miner Res. 19(1):78-88. (2004)
5. Ohshima S, Kobayashi H, Yamaguchi N, Nishioka K, Umeshita-Sasai M, Mima T, Nomura S, Kon S, Inobe M, Uede T, Saeki Y. Expression of osteopontin at sites of bone erosion in a murine experimental arthritis model of collagen-induced arthritis: possible involvement of osteopontin in bone destruction in arthritis. Arthritis Rheum. 46(4):1094-101. (2002)