Understanding the cellular basis of left-right symmetry in the skeleton

了解骨骼左右对称的细胞基础

• 批准号: 21H03060
• 负责人: 松尾 光一
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03060/
• 关键词: 左右対称性; 骨芽細胞; 骨細胞; 破骨細胞; 皮質骨; トランスペアリング; 頭蓋骨; Ｘ線CTイメージング; 坐骨神経切除; 皮質骨内管腔; 筋骨格; メカニカルストレス; 骨格

筋骨格系は、高度に左右対称である。「骨が左右対称性に形作られる形態形成の細胞機構」を解明するために、二つの現象に着目して研究を進めた。一つ目は、胎児期に左右対称性の軟骨原基を骨に置換したり、膜性骨化で直接骨化していく「骨格形成の段階」であり、二つ目は生後に骨化した骨が筋肉などの骨周囲の臓器・組織の成長と同調して一体となって成長しながらその形を改変していく「骨の変容成長の段階」である。すなわち、左右対称性の骨格パターン形成を説明する「細胞キラリティ仮説」と、パターン形成後の骨の左右対称性の変容成長を説明する「トランスペアリング仮説」の検証を目的とした。【細胞キラリティ仮説】“骨芽細胞には、鏡像の左手型細胞と右手型細胞が存在して、左右対称の骨格を形成する”という「細胞キラリティ仮説」に基づき、培養系で細胞キラリティを計測した。生体内において、正中面を境に細胞レベルで鏡像であれば、左右対称な骨格系の形態形成を容易に説明できる。これまでマウスの初代骨芽細胞を用いて得られたデータからは、骨芽細胞はホモキラル的であり、細胞より大きなスケールで左右対称構造の構築が行われていることが示唆された。【トランスペアリング仮説】“皮質骨を挟んだ破骨細胞と骨芽細胞の対合メカニズム（トランスペアリング）が存在して、成長過程で左右対称性の周囲組織の形態に応答し、骨が左右対称性に変容しながら成長する”という「トランスペアリング仮説」に基づき、どのように破骨細胞と骨芽細胞が皮質骨の裏表という遠隔でありながらコミュニケーションができているのかというメカニズムを解析した。皮質骨を貫通する管腔構造が、内向きのトランスペアリングで皮質骨内外のコミュニケーションを担っていることを示すデータが得られた。

The sinew and bone system is である, and the height is に, with the left and right sides being symmetrical である. Around the "bone が call sex に form of seaborne ら れ る morphogenetic の cell body" を interpret す る た め に, two つ に の phenomenon with mesh し を て research into め た. Around a つ は, fetal stage where に said sex seaborne の cartilage primordium を に bone replacement し た り, membranous ossification で directly ossification し て い く "bone formation の Duan Jie" で あ り, two つ mesh は に ossification after birth し た bone が brawn な ど の bone weeks 囲 の viscera, organization grow の と homology し て one と な っ て growth し な が ら そ を の shape change - し て い く "bone の - let の period of growth Step: である. す な わ ち, or so said seaborne の bone パ タ ー ン form を illustrate す る "cells キ ラ リ テ ィ 仮 said" と, パ タ ー ン の after the formation of bone around の said sex seaborne の variations discussed growth を す る "ト ラ ン ス ペ ア リ ン グ 仮 said" の 検 card を purpose と し た. 【 cell キ ラ リ テ ィ 仮 said 】 "bone bud cells に は と hand type, mirror の left hand type cells exist が し て, or so says の seaborne bone を form す る" と い う "cells キ ラ リ テ ィ 仮 said" に base づ き, cultivate で cells キ ラ リ テ ィ を measuring し た. Born in vivo に お い て, median plane を に cell boundary レ ベ ル で mirror で あ れ ば, or so says な seaborne bone is の morphogenetic を に easily explain で き る. こ れ ま で マ ウ ス の を bud cells in early generation bone い て have ら れ た デ ー タ か ら は bud cells, bone は ホ モ キ ラ ル of で あ り, cell よ り big き な ス ケ ー ル で polices say about tectonic の line build が わ れ て い る こ と が in stopping さ れ た. 【 ト ラ ン ス ペ ア リ ン グ 仮 said 】 "cortical bone を carry ん だ osteoclast と bone bud cells の us seaborne メ カ ニ ズ ム (ト ラ ン ス ペ ア リ ン グ) exist が し て, growth process about で said seaborne の weeks の 囲 organization form に 応 answer し, bone around が said seaborne に - let し な が ら growth す る" と い う "ト ラ ン ス ペ ア リ ン グ 仮 said" に base づ き, ど の よ う に osteoclast と bone bud cells が cortical bone の LiBiao と い う far で あ り な が ら コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン が で き て い る の か と い う メ カ ニ ズ ム を parsing し た. Cortical bone を transfixion す る lumen tectonic が, introverted き の ト ラ ン ス ペ ア リ ン グ で cortical bone inside and outside の コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン を bear っ て い る こ と を shown す デ ー タ が must ら れ た.

项目成果

筋肉の発達に応答した皮質骨形態変化は「内向きトランスペアリング」によって生み出される

响应肌肉发育的皮质骨形态变化是由“向内转化”产生的

• 发表时间: 2022
• 作者: 黒田有希子;河合克宏;依田昌樹;百生敦;松尾光一
• 通讯作者: 松尾光一

破骨細胞と骨芽細胞の内向きトランスペアリングで長管骨は周囲の形状変化に協調応答する

长骨通过破骨细胞和成骨细胞的向内转变对周围形状的变化做出协调反应

• 发表时间: 2021
• 作者: 松尾光一;黒田有希子;河合克宏;依田昌樹;百生敦
• 通讯作者: 百生敦

ホモキラルな骨芽細胞が左右対称な骨格を形作る

同手性成骨细胞形成对称骨架

• 发表时间: 2022
• 作者: 松尾光一;宇佐美 心手;田口育武;宮本 諭;河合克宏;黒田 有希子;吉田 光輝;尾上弘晃
• 通讯作者: 尾上弘晃