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Spatiotemporal analysis of regulatory mechanisms for bone modeling and remodeling by Wnt signaling

Research Project

Project/Area Number 21K10085
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 57060:Surgical dentistry-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Hikita Atsuhiko  東京大学, 医学部附属病院, 特任教授 (60443397)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 阿部 雅修  東京大学, 医学部附属病院, 講師 (10392333)
星 和人  東京大学, 医学部附属病院, 教授 (30344451)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords骨リモデリング / 骨モデリング / カップリング / Wntシグナリング / イメージング / In vitro系 / In vivo系 / Wntシグナル / Wntシグナル系
Outline of Research at the Start

骨モデリング・リモデリングin vitro再現系と、Wntシグナル活性検出蛍光プローブを用いて、骨モデリング、骨リモデリングにおけるWntシグナル活性変化を細胞ごとに、時空間的に解析する。さらに、Wntシグナル活性に影響を及ぼす様々な分子や薬剤を投与し、Wntシグナル活性変化と細胞の挙動変化をあわせて解析し、骨モデリング、骨リモデリングにおいて観察される現象とWntシグナル活性との関連を明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

A fluorescence probe was constructed for the detection of Wnt signaling activity. In a culture system in which bone modeling and remodeling could be reproduced and observed temporally by two-photon microscopy, the relationship between osteoblast morphology and matrix change was elucidated. In addition, the re-activation process of osteoblasts by stimulation of Wnt signaling was analyzed quantitatively. Furthermore, in bone remodeling process, spatiotemporal relationship between matrix resorption and formation, which is called coupling, was indicated quantitatively, which was disappeared by inhibition of cathepsin activity.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では独自の培養系を用いて、骨の恒常性維持において重要とされるWntシグナル活性と骨芽細胞や基質変化の関係を時空間的に明らかにした。また、骨の吸収と形成の関連を解析することは困難であるが、本研究では独自の培養系によりこの現象を捉え、また薬剤投与によりこの現象が影響を受けることを示した。本研究で得られた成果は、骨恒常性維持機構の理解を深め、よりよい骨粗鬆症治療薬の開発につながることが期待される。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (10 results)

  • [Journal Article] Inhibition of cysteine protease disturbs the topological relationship between bone resorption and formation in vitro2024

    • Author(s)
      Ono Sayaka、Tsuji Naoki、Sakamoto Tomoaki、Oguchi Shuya、Nakamura Takashi、Hoshi Kazuto、Hikita Atsuhiko
    • Journal Title

      Journal of Bone and Mineral Metabolism

      Volume: 42 Issue: 2 Pages: 166-184

    • DOI

      10.1007/s00774-023-01489-w

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Spatiotemporal Analysis of Osteoblast Morphology and Wnt Signal-Induced Osteoblast Reactivation during Bone Modeling in Vitro.2022

    • Author(s)
      Tsuji N, Sakamoto T, Hoshi K, Hikita A.
    • Journal Title

      JBMR Plus

      Volume: 6 Issue: 11

    • DOI

      10.1002/jbm4.10689

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Quantitative analyses of matrices, osteoblasts, and osteoclasts during bone remodeling using an in vitro system2022

    • Author(s)
      Oguchi Shuya、Sakamoto Tomoaki、Hoshi Kazuto、Hikita Atsuhiko
    • Journal Title

      Journal of Bone and Mineral Metabolism

      Volume: 41 Issue: 1 Pages: 3-16

    • DOI

      10.1007/s00774-022-01381-z

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 骨リモデリング再現系での破骨細胞のアポトーシスによるカップリングへの影響2023

    • Author(s)
      辻 直紀、坂本 朋昭、中村 貴、星 和人、疋田 温彦
    • Organizer
      第77回NPO法人日本口腔科学会学術集会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 骨モデリング・リモデリングのin vitroイメージング2023

    • Author(s)
      疋田 温彦
    • Organizer
      第43回日本骨形態計測学会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 骨リモデリング再現系での破骨細胞のアポトーシスによるカップリングへの影響2023

    • Author(s)
      辻 直紀、坂本 朋昭、中村 貴、星 和人、疋田 温彦
    • Organizer
      第43回日本骨形態計測学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 骨代謝ネットワークin vitro再現系を用いた骨吸収抑制剤の骨リモデリングに対する 影響の時空間解析2023

    • Author(s)
      小野 紗也加、坂本 朋昭、小口 修矢、辻 直紀、中村 貴、星 和人、疋田 温彦
    • Organizer
      第43回日本骨形態計測学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 骨代謝ネットワークin vitro再現系を用いた骨吸収抑制剤の骨リモデリングに対する影響の時空間解析2023

    • Author(s)
      小野紗也加 小口修矢 辻直紀 中村貴 星和人 疋田温彦
    • Organizer
      第41回日本骨代謝学会学術集会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Bone nodule形成過程における骨芽細胞形態とWnt Signalによる骨芽細胞の再活性化の時空間的解析2023

    • Author(s)
      辻 直紀, 星 和人, 疋田 温彦
    • Organizer
      第41回日本骨代謝学会学術集会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Bone remodeling reconstitution system revealed the engulfment of apoptotic osteoclasts by osteoblasts contributed to osteogenesis.2023

    • Author(s)
      Naoki Tsuji, Tomoaki Sakamoto, Takashi Nakamura, Kazuto Hoshi, Atsuhiko Hikita
    • Organizer
      第22回東京大学生命科学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 2光子顕微鏡を用いた骨形成過程における骨芽細胞形態の時空間的解析2022

    • Author(s)
      辻 直紀, 星 和人, 疋田 温彦
    • Organizer
      第76回日本口腔科学会学術集会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 骨形成過程における骨芽細胞形態とWnt Signalによる骨芽細胞の再活性化の時空間的解析2022

    • Author(s)
      辻 直紀, 坂本 朋昭, 星 和人, 疋田 温彦
    • Organizer
      第42回日本骨形態計測学会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 骨芽細胞培養条件と石灰化結節形態の関連についての解析2022

    • Author(s)
      坂本 朋昭、山脇 孝徳、杉山 円、疋田 温彦、星 和人
    • Organizer
      第21回日本再生医療学会総会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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