材料工学的視点によるがん骨転移における骨微細構造制御機構の解明

本研究ではがん転移をおこした生体骨における骨力学機能低下の要因を明らかにするため、①造骨型あるいは溶骨型がん転移骨の骨配向性に着目した骨微細構造解析、②骨配向性変化を引き起こす生体メカニズムの解明、の2点を軸として研究を遂行した。前立腺癌造骨型転移、乳癌溶骨型転移、メラノーマ溶骨型転移の三種類のがん骨転移マウスモデルの大腿骨においてコラーゲン線維/アパタイト結晶からなる骨基質の配向性が低下することを示すとともに、この骨配向性低下が骨力学機能低下の要因であることを材料工学的手法により明らかにした。さらに、骨配向性変化の要因を解明するため骨系細胞挙動に着目し骨代謝変化の解析をおこなった。前立腺癌転移骨では増殖亢進した骨芽細胞が配列不全をきたすことにより基質配向性が低下する一方で、乳癌転移骨では破骨細胞の骨吸収による骨表面形状制御の破綻が引き金となって基質配向性が低下することを明らかにした。さらにメラノーマ転移骨では、骨基質配向性と同調したオステオサイト配向性の低下を見出し、オステオサイトによる骨形成および骨吸収機構 (osteocytic perilacunar remodeling) が骨配向性制御に強く関与することを示した。以上より本研究では、がん骨転移による骨脆弱化について骨配向性に基づいた理解が必要であることを示すとともに、各骨系細胞の骨配向性制御における役割を明らかにすることができた。

本研究ではがん転移をおこした生体骨における骨力学機能低下の要因を明らかにするため、①造骨型あるいは溶骨型がん転移骨の骨配向性に着目した骨微細構造解析、②骨配向性変化を引き起こす生体メカニズムの解明、の2点を軸として研究を遂行した。前立腺癌造骨型転移、乳癌溶骨型転移、メラノーマ溶骨型転移の三種類のがん骨転移マウスモデルの大腿骨においてコラーゲン線維/アパタイト結晶からなる骨基質の配向性が低下することを示すとともに、この骨配向性低下が骨力学機能低下の要因であることを材料工学的手法により明らかにした。さらに、骨配向性変化の要因を解明するため骨系細胞挙動に着目し骨代謝変化の解析をおこなった。前立腺癌転移骨では増殖亢進した骨芽細胞が配列不全をきたすことにより基質配向性が低下する一方で、乳癌転移骨では破骨細胞の骨吸収による骨表面形状制御の破綻が引き金となって基質配向性が低下することを明らかにした。さらにメラノーマ転移骨では、骨基質配向性と同調したオステオサイト配向性の低下を見出し、オステオサイトによる骨形成および骨吸収機構 (osteocytic perilacunar remodeling) が骨配向性制御に強く関与することを示した。以上より本研究では、がん骨転移による骨脆弱化について骨配向性に基づいた理解が必要であることを示すとともに、各骨系細胞の骨配向性制御における役割を明らかにすることができた。