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Clarifying the Mechanism of Osteocyte Mechanosensing and Intercellular Communication Depending on Mechanical Environment

Research Project

Project/Area Number 16K17980
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Materials/Mechanics of materials
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Kameo Yoshitaka  京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 助教 (60611431)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords骨細胞 / 骨リモデリング / 骨小腔‐骨細管系 / 力学刺激感知 / 間質液流れ / バイオメカニクス / 骨小腔―骨細管系
Outline of Final Research Achievements

This study aimed at clarifying the mechanism of osteocyte mechanosensing and intercellular communication depending on mechanical environment that regulates bone remodeling. Through complementary usage of mechanical experiment and computer simulation, to begin with, we quantitatively evaluated the flow stimuli given to osteocytes embedded in bone matrix. Then, we showed the flow-mediated transport behavior of signaling molecules produced by osteocytes. Finally, we identified the fundamental relationship between mechanical loading to bone tissue and bone metabolism-related gene expression in bone cells.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果は、骨細胞が力学環境に応じた骨リモデリングを実現し、組織としての恒常性を維持する機構、および、その破綻により様々な骨疾患へと至る機構の理解につながるものであり、骨細胞を標的とした新たな骨疾患治療薬や早期診断法の確立に貢献できると考えられる。さらに、高齢社会において問題視されているロコモティブシンドローム(運動器疾患)の予防・改善に向け、個人の生骨組織内における力学刺激量と骨細胞応答との関連を調べ、適切な運動方針を決定するなど、「オーダーメイド医療」への展開が期待される。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Book (2 results)

  • [Int'l Joint Research] スイス連邦工科大学チューリッヒ校(スイス)

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  • [Journal Article] Forceful mastication activates osteocytes and builds a stout jawbone2019

    • Author(s)
      Masamu Inoue、Takehito Ono、Yoshitaka Kameo、Fumiyuki Sasaki、Takashi Ono、Taiji Adachi、Tomoki Nakashima
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9(1) Issue: 1 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1038/s41598-019-40463-3

    • NAID

      120006773166

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    • Author(s)
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    • Organizer
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    • Author(s)
      Ariane Scheuren, Angad Malhotra, Gisela Kuhn, Yoshitaka Kameo, Ralph Muller
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      8th World Congress of Biomechanics (WCB2018)
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    • Author(s)
      亀尾佳貴,小笹正裕,武石直樹,安達泰治
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      日本機械学会2018年度年次大会
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      亀尾佳貴,小笹正裕,武石直樹,安達泰治
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      日本機械学会2018年度年次大会
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      石川敬一,須長純子,亀尾佳貴,安達泰治
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      小笹正裕,亀尾佳貴,武石直樹,安達泰治
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      日本機械学会第31回バイオエンジニアリング講演会
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      亀尾佳貴,宮雄貴,安達泰治
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      本機械学会第31回バイオエンジニアリング講演会
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      三輪将也,亀尾佳貴,安達泰治
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      名古屋
    • Year and Date
      2017-01-19
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      日本機械学会第29回バイオエンジニアリング講演会
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      名古屋
    • Year and Date
      2017-01-19
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      Yoshitaka Kameo, Masaya Miwa, Taiji Adachi
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      5th Switzerland-Japan Workshop on Biomechanics (SJB2017)
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  • [Presentation] 骨細胞周囲のプロテオグリカンが流れによる細胞突起変形に及ぼす影響2017

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      小笹正裕,亀尾佳貴,武石直樹,安達泰治
    • Organizer
      第28回バイオフロンティア講演会
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  • [Presentation] 骨細管内部構造が流れによる骨細胞メカノセンシングに及ぼす影響2017

    • Author(s)
      小笹正裕,亀尾佳貴,武石直樹,安達泰治
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      第34回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
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  • [Presentation] 張力センシングを介した骨芽細胞様細胞の能動的配向2017

    • Author(s)
      石川敬一,須長純子,亀尾佳貴,安達泰治
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      第34回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
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  • [Presentation] 多孔質骨梁中の流れによる骨細胞突起変形シミュレーション2017

    • Author(s)
      小笹正裕,亀尾佳貴,武石直樹,安達泰治
    • Organizer
      日本機械学会第30回バイオエンジニアリング講演会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ゲル上骨芽細胞様細胞の能動的配向における細胞内張力の役割2017

    • Author(s)
      石川敬一,須長純子,亀尾佳貴,安達泰治
    • Organizer
      日本機械学会第30回バイオエンジニアリング講演会
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  • [Presentation] マウス頭蓋冠と長管骨における単離骨細胞の形態比較2016

    • Author(s)
      芦谷遼太郎,須長純子、亀尾佳貴,安達泰治
    • Organizer
      日本機械学会第27回バイオフロンティア講演会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2016-10-22
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  • [Presentation] 骨細管内の間質液流れによるシグナル分子移流拡散シミュレーション2016

    • Author(s)
      三輪将也,亀尾佳貴,安達泰治
    • Organizer
      日本機械学会2016年度年次大会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2016-09-11
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  • [Presentation] Trabecular Bone Remodeling Simulation Considering Microstructure of Lacuno-canalicular Porosity2016

    • Author(s)
      Yoshitaka Kameo, Satoshi Mitsunaga, Yoshihiro Ootao, Masayuki Ishihara
    • Organizer
      22th Congress of the European Society of Biomechanics (ESB2016)
    • Place of Presentation
      Lyon, France
    • Year and Date
      2016-07-10
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    • Int'l Joint Research
  • [Book] Bone Adaptation: In Silico Approach2018

    • Author(s)
      Yoshitaka Kameo, Ken-ichi Tsubota, Taiji Adachi
    • Total Pages
      209
    • Publisher
      Springer Japan
    • ISBN
      9784431565147
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      2017 Research-status Report
  • [Book] Multiscale Mechanobiology of Bone Remodeling and Adaptation (Computational Biomechanics of Bone Adaptation by Remodeling)2017

    • Author(s)
      Taiji Adachi, Yoshitaka Kameo
    • Total Pages
      287
    • Publisher
      Springer International Publishing
    • ISBN
      9783319588452
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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