Mechanobiological responses of intervertebral disc to various intensity of stress loading

• Project/Area Number: 22K09339
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 外村 仁 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (70604304)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長江 将輝 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (60604303)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 椎間板 / 運動 / メカノバイオロジー / メカニカルストレス

Outline of Research at the Start

静水圧負荷培養椎間板細胞・組織と運動負荷椎間板変性動物モデルを用いて、負荷強度に応じた椎間板のメカニカルストレス感受・応答(メカノバイオロジー)を詳細に解析する。得られた解析データから椎間板のメカノバイオロジー変容機構の全貌に迫り、「椎間板にとって適切な運動とはどういうものなのか?」を分子生物学的に明らかにする。加えて、応答機構の干渉手段を探索し、椎間板変性に対するメカニカルストレスを利用した安全で普遍性のある治療・予防法開発の基盤を構築する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、「椎間板にとって適切な運動とはどういうものなのか？」を分子生物学的に明らかにするため、①運動負荷椎間板変性動物モデル、②静水圧負荷培養椎間板細胞・組織を用いて、負荷強度に応じた椎間板のメカニカルストレス感受・応答（メカノバイオロジー）詳細に解析している。本年度は、正常ラットにトレッドミルを用いた運動負荷を行い、椎間板の組織学的および生化学的評価を行いながら運動負荷強度の条件設定について検討した。得られた実験結果から適度および過度の運動負荷強度の条件設定が完了したため、正常のみでなく椎間板変性ラットに対しても研究を進めていく予定である。また、静水圧負荷を用いた培養椎間板細胞におけるメカノバイオロジー変容機構の解析も行っているが、静水圧負荷装置の調整に時間がかかり、圧負荷強度の条件設定が十分でないため、まだ有意義な研究成果が得られていない。今後は新規の圧負荷装置への変更も検討して研究を進めていく予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

動物実験については順調に進展している。しかしながら、静水圧負荷培養椎間板細胞を用いたメカノバイオロジー変容機構の解析についての実験は、静水圧負荷装置の調整に時間がかかり十分な研究成果がまだ得られていない。

Strategy for Future Research Activity

運動負荷椎間板変性動物モデルを用いた研究については予定通りに進めていく。培養椎間板細胞を用いた実験については、メカニカルストレス負荷を既存の静水圧負荷装置ではなく、新規装置への変更も検討する予定である。