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応力を起点とした骨配向化機序解明とそれに基づく骨機能化誘導材料の創製

阐明应力诱导骨定向机制并基于其创建骨功能化诱导材料

基本信息

批准号：
22KJ2204
负责人：
松坂匡晃
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

寝たきりや宇宙滞在といった骨に加わる応力の異常は深刻な骨の脆弱化を招く。こういった骨脆弱化の治療・予防のためには、骨密度よりもはるかに強く骨の強度に寄与する骨配向性（骨基質中のアパタイトc軸／コラーゲン優先配向性）に基づいた解決策が必要であり、応力場に応じた骨配向性を制御する仕組みを理解することが重要である。本研究では生体内類似のin vitro共培養モデルを樹立することで、細胞・遺伝子レベルから骨配向化メカニズムを解明することを目指した。特に骨中の応力センサーであるオステオサイトと骨芽細胞の細胞間相互作用に着目し、骨配向化に直結する骨芽細胞配列の制御因子の同定を行った。骨芽細胞は人為的に分子配列を制御した配向化コラーゲン基板上で培養することで生体内の異方性環境を模擬しつつ、一方でオステオサイトにのみ独立して流体せん断刺激を負荷可能な共培養モデルの構築に成功した。これを用いることで、骨配向化制御には流体の加速度が支配的な流体パラメータであることが示された。次世代シーケンシングを用いた網羅的な遺伝子発現解析により、加速度に応じて骨芽細胞の配列を決定する最有力候補因子を絞り込むことに成功した。以上より、独自の共培養モデルの構築に成功し、骨芽細胞配列化をもたらす応力レスポンス因子を同定することで、配向性に基づく骨の機能適応の分子機序解明に大きな足がかりを得た。次年度以降は見出した制御因子による骨芽細胞配向化機序の解明を目指すとともに、遺伝子組み換えマウスモデルを作製し、応力レスポンス因子を介した配向化微細構造構築のメカニズムを解明する。

The universe stagnates in the middle of the bone, and the force is abnormally deep. The bone is fragile. The treatment, prevention and treatment of bone fragility, bone density, bone strength, bone alignment (bone matrix, c-axis/c-axis preferential alignment), and basic solution are necessary and important for understanding the mechanism of bone alignment control. In this study, similar in vitro co-cultures were established in vitro, and cell and gene alignment was clarified. In particular, the interaction between the force in the bone and the cell-to-cell interaction of bone bud cells focuses on the identification of regulatory factors for bone bud cell alignment that are directly related to bone alignment. Bone bud cells were cultured on artificial molecular alignment, simulated in heterogeneous environment in vivo, isolated from fluid, stimulated by load, and successfully co-cultured. The fluid is oriented to control the acceleration of the fluid. The next generation is the most powerful candidate factor for determining the alignment of bone bud cells. The above results show that the co-culture of bone marrow cells is successful, and the molecular mechanism of bone marrow cell alignment is clarified. In the next year, the alignment mechanism of bone bud cells was explained by the reduction of control factors, the transformation of sub-groups and the transformation of micro-structures.