外力依存的なコラーゲン線維の配列変化を介した骨の形態形成メカニズムの解明

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では、骨の形態形成メカニズムを骨に加わる力に着目して解明することを目的としている。仮説として、骨をつくる骨芽細胞の移動方向と分布の決定に関わるとされるコラーゲン線維の配向と配置が力に依存して変化し、骨の形態が変化していくと考えている。研究計画では、先行研究で形態と力の関連が示唆されている魚類の椎骨を対象として、魚の椎骨に加わる力を操作して形態変化を起こすことにより、コラーゲン線維の配向・配置と骨芽細胞の分布の変化を確かめる実験を予定していた。当該年度では、ゼブラフィッシュの脊椎周辺に鉄粉を移植し、個体の外から磁石を近づけることで、体内の鉄粉を引っ張り、脊椎に力を加える系を構築した。これにより、椎骨の形態を変化させることに成功した。本実験系でみられた形態変化は、申請者らが過去に構築した、力に依存して魚類椎骨の形態を生成する数理モデルで同様の計算結果が得られている。このため、数理モデルで力の条件を揃えて計算することで、本実験で加えた力と椎骨の形態変化の関連を説明できると予想される。さらに、遺伝子組み換え、免疫染色、走査型電子顕微鏡を用いてコラーゲン線維の配向・配置と骨芽細胞の分布の解析が可能になった。これらの実験系を組み合わせ、力の操作によるコラーゲン線維の変化とそれに伴う骨芽細胞の分布の変化を調べることで、今後はコラーゲン線維を介した骨芽細胞の分布と力の関連を説明し、椎骨の形態が変化する仕組みの理解を進められる。