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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

Research Project

Project/Area Number 15J01150
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Structural/Functional materials
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

関田 愛子  大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsがん骨転移 / 骨配向性 / コラーゲン / アパタイト / オステオサイト / 骨力学機能
Outline of Annual Research Achievements

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。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2017 2016

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 7 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Disruption of collagen/apatite alignment impairs bone mechanical function in osteoblastic metastasis induced by prostate cancer2017

    • Author(s)
      A. Sekita, A. Matsugaki, T. Nakano
    • Journal Title

      Bone

      Volume: 97 Pages: 83-93

    • DOI

      10.1016/j.bone.2017.01.004

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Structural Crosstalk between Crystallographic Anisotropy in Bone Tissue and Vascular Network Analyzed with a Novel Visualization Method2017

    • Author(s)
      Aiko Sekita, Aira Matsugaki and Takayoshi Nakano
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 58 Issue: 2 Pages: 266-270

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2016383

    • NAID

      130005297209

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Alteration of osteoblast arrangement via direct attack by cancer cells: New insights into bone metastasis2017

    • Author(s)
      Y. Kimura, A. Matsugaki, A. Sekita, T. Nakano
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 44824 Issue: 1 Pages: 1-11

    • DOI

      10.1038/srep44824

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Association between Intraosseous Vasculature and Bone Matrix Anisotropy Analyzed with a Novel Visualization Method2017

    • Author(s)
      関田愛子、松垣あいら、小笹良輔、中野貴由
    • Journal Title

      Journal of the Japan Institute of Metals and Materials

      Volume: 81 Issue: 6 Pages: 315-319

    • DOI

      10.2320/jinstmet.J2017005

    • NAID

      130005678931

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Impaired Bone Matrix Alignment Induced by Breast Cancer Metastasis2017

    • Author(s)
      関田愛子、松垣あいら、中野貴由
    • Journal Title

      Journal of the Japan Institute of Metals and Materials

      Volume: 81 Issue: 6 Pages: 308-314

    • DOI

      10.2320/jinstmet.J2017003

    • NAID

      130005678932

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Synchronous disruption of anisotropic arrangement of the osteocyte network and collagen/apatite in melanoma bone metastasis2016

    • Author(s)
      Aiko Sekita; Aira Matsugaki, Takuya Ishimoto, Takayoshi Nakano
    • Journal Title

      Journal of Structural Biology

      Volume: 197 Issue: 3 Pages: 260-270

    • DOI

      10.1016/j.jsb.2016.12.003

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Disruption of Collagen Matrix Alignment in Osteolytic Bone Metastasis Induced by Breast Cancer2016

    • Author(s)
      A. Sekita, A. Matsugaki and T. Nakano
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 57 Issue: 12 Pages: 2077-2082

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2016341

    • NAID

      130005284381

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 前立腺癌造骨型転移による骨配向性低下2017

    • Author(s)
      関田愛子、松垣あいら、中野貴由
    • Organizer
      日本金属学会2017年春季大会
    • Place of Presentation
      東京、首都大学東京
    • Year and Date
      2017-03-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 造骨型がん骨転移におけるコラーゲン/アパタイト配向性低下とその骨材質特性への影響2016

    • Author(s)
      関田愛子、松垣あいら、中野貴由
    • Organizer
      日本バイオマテリアル学会シンポジウム2016
    • Place of Presentation
      福岡、福岡国際会議場
    • Year and Date
      2016-11-21
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 造骨型がん骨転移マウスモデルにおける骨配向性低下とその骨力学機能に対する影響2016

    • Author(s)
      関田愛子、松垣あいら、中野貴由
    • Organizer
      第36回日本骨形態計測学会
    • Place of Presentation
      新潟、朱鷺メッセ
    • Year and Date
      2016-06-23
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 悪性黒色腫による骨配向性低下2016

    • Author(s)
      関田愛子、松垣あいら、石本卓也、中野貴由
    • Organizer
      第158回日本金属学会講演大会
    • Place of Presentation
      東京理科大学葛飾キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-25
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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