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

阐明外力依赖性胶原纤维排列变化介导的骨形态发生机制

• 批准号: 22K15154
• 负责人: 坂下 美咲
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K15154/
• 关键词: 骨形態形成; メカニカルストレス; 魚類椎骨; コラーゲン; 力操作; 磁力; 骨芽細胞; SEM; コンピュータシミュレーション

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。

This study is aimed at understanding the relationship between bone morphogenesis and bone force. The orientation and distribution of bone bud cells depend on the force, and the shape of bone changes. The research plan is to study the relationship between morphology and force in fish vertebrae, and to determine the distribution of bone bud cells. In this year, iron powder is transplanted from the periphery of the spine, and the iron powder in the body is expanded and the spinal force is increased. The shape of the vertebrae changed. This is a system of mathematical calculations of the shape of the fish vertebrae, the structure of the past, the force dependence of the applicant, and the shape of the fish vertebrae. The mathematical conditions of the force are calculated and the relationship between the force and the shape of the vertebra is explained. It is possible to analyze the alignment, configuration and distribution of bone bud cells by using electron microscopy, immunostaining and scanning. This paper describes the relationship between the force and the distribution of bone bud cells, and the relationship between the force and the distribution of bone bud cells, and the relationship between the force and the distribution of bone bud cells.

项目成果

クロマグロ椎骨の骨吸収による形態形成と外力の関連の推定

外力与蓝鳍金枪鱼椎骨骨吸收形态发生关系的估计

• 发表时间: 2022
• 作者: 坂下美咲;近藤滋;和田直之
• 通讯作者: 和田直之

外力依存的な細胞活動を模した数理モデルによるゼブラフィッシュ椎骨の形態再現

使用模拟外力依赖性细胞活动的数学模型再现斑马鱼椎骨的形态

• 发表时间: 2022
• 作者: 坂下美咲;和田直之
• 通讯作者: 和田直之