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2019 Fiscal Year Annual Research Report

骨基質配向化機構解明のための骨生物材料科学の構築

Research Project

Project/Area Number 17H06224
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

中野 貴由  大阪大学, 工学研究科, 教授 (30243182)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 石本 卓也  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (50508835)
Project Period (FY) 2017-06-30 – 2020-03-31
Keywords骨生物材料科学 / 骨配向性 / 遺伝子欠損マウス / 破骨細胞 / 配向化制御機構
Outline of Annual Research Achievements

遺伝子や機能性タンパク質レベルでの骨基質配向性の制御機構解明に挑戦し、「骨生物材料科学」という新たな学術分野を開拓する。破骨細胞系・造血幹細胞系遺伝子欠損マウス(詳細は非公開)の骨・血管構造に注目し、新学術分野開拓を目指し研究を進めている。本年度は、昨年度までの成果を踏まえ、生物機能が作り出す多彩な配向化基質を対象に、in vivo、in vitro、ex vivoの融合的手法に基づき、以下の具体的な成果を得た。
(A) 遺伝子欠損マウス骨を対象に、骨基質配向化機構を解明(in vivo):破骨細胞系・造血幹細胞系遺伝子欠損マウス摘出骨に対して材料学的解析(骨生物材料解析顕微鏡、微小領域X線回折法、レーザラマン顕微鏡等)および生物学的解析(各種組織染色、免疫組織化学、リアルタイムRT-PCR等)を駆使することで、造血幹細胞を起源とする破骨細胞分化系譜の上流および下流で機能する遺伝子について骨配向性への関与を明らかにした。
(B) 異種細胞共培養モデルを駆使した骨基質配向化機構解明(in vitro):前年度までに確立した骨系細胞と異種細胞(がん細胞を含む)の共培養モデルを用いることで細胞動態に基づく骨配向化制御機序を見出した。
(C) 荷重下でのマウス大腿骨培養系を駆使した配向化制御因子の解明(ex vivo):初年度確立したマウス摘出骨を用いた骨組織培養モデルにより、骨配向化に関与する複数の機能性タンパク質(詳細は非公開)を見出した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (24 results)

All 2020 2019 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 6 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 4 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Analysis of bone regeneration based on the relationship between the orientations of collagen and apatite in mouse femur2020

    • Author(s)
      Ryosuke Ozasa, Mayuko Nakatsu, Atsushi Moriguchi, Kyohei Sasaki, Takuya Ishimoto, Masahiro Okada, Takuya Matsumoto, Takayoshi Nakano
    • Journal Title

      Materials Transactions

      Volume: 61 Pages: 381-386

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-M2019341

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Selective patterning of netrin-1 as a novel guiding cue for anisotropic dendrogenesis in osteocytes2020

    • Author(s)
      Aira Matsugaki, Daisuke Yamazaki, Takayoshi Nakano
    • Journal Title

      Materials Science & Engineering C

      Volume: 108 Pages: 110391

    • DOI

      10.1016/j.msec.2019.110391

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Quantitative ultrasound (QUS) axial transmission method reflects anisotropy in micro-arrangement of apatite crystallites in human long bones: A study with 3-MHz-frequency ultrasound2019

    • Author(s)
      Takuya Ishimoto, Ryoichi Suetoshi, Dorian Cretin, Koji Hagihara, Jun Hashimoto, Akio Kobayashi, Takayoshi Nakano
    • Journal Title

      Bone

      Volume: 127 Pages: 82-90

    • DOI

      10.1016/j.bone.2019.05.034

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Unique arrangement of bone matrix orthogonal to osteoblast alignment controlled by Tspan11-mediated focal adhesion assembly2019

    • Author(s)
      Yohei Nakanishi, Aira Matsugaki, Kosuke Kawahara, Takafumi Ninomiya, Hiroshi Sawada, Takayoshi Nakano
    • Journal Title

      Biomaterials

      Volume: 209 Pages: 103-110

    • DOI

      10.1016/j.biomaterials.2019.04.016

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Oriented siloxane-containing vaterite/poly(lactic acid) composite scaffolds for controlling osteoblast alignment and proliferation2019

    • Author(s)
      Sungho Lee, Yuriko Kiyokane, Toshihiro Kasuga, Takayoshi Nakano
    • Journal Title

      Journal of Asian Ceramic Societies

      Volume: 7 Pages: 228-237

    • DOI

      10.1080/21870764.2019.1599528

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of bifunctional oriented bioactive glass / poly(lactic acid) composite scaffolds to control osteoblast alignment and proliferation2019

    • Author(s)
      Sungho Lee, Aira Matsugaki, Toshihiro Kasuga, Takayoshi Nakano
    • Journal Title

      Journal of Biomedical Materials Research Part A

      Volume: 107 Pages: 1031-1041

    • DOI

      10.1002/jbm.a.36619

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 生体骨における自己組織化現象と代替材料への応用2019

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

      化学工業

      Volume: 70 Pages: 44-49

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 骨代謝とアパタイト配向性2019

    • Author(s)
      小笹良輔、石本卓也、中野貴由
    • Journal Title

      腎と骨代謝

      Volume: 32 Pages: 45-50

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 応力による骨のリモデリング~骨の配向性と骨再生を促す表面形態2019

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

      現代化学

      Volume: 580 Pages: 56-59

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 表面形状による細胞・骨配向化制御~ナノ配向溝による特異な直交性骨配向化現象~2019

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

      バイオマテリアル-生体材料-

      Volume: 37 Pages: 270-271

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] がん形成による骨微細構造破綻機構2020

    • Author(s)
      松垣あいら、原田樹、中野貴由
    • Organizer
      日本金属学会2020年春期講演大会
  • [Presentation] 応力負荷異方性共培養モデル構築によるオステオサイトを起点とした骨配向化機序解明2020

    • Author(s)
      松坂匡晃、松垣あいら、中野貴由
    • Organizer
      日本金属学会2020年春期講演大会
  • [Presentation] 後天性高血圧ラットにおける骨微細構造の変化2019

    • Author(s)
      小笹良輔, 中野貴由
    • Organizer
      第41回バイオマテリアル学会大会
  • [Presentation] がん細胞との動的相互作用に基づく細胞・骨基質配向化制御機構2019

    • Author(s)
      松垣あいら, 原田樹, 中野貴由
    • Organizer
      第41回バイオマテリアル学会大会
  • [Presentation] 骨質指標としての骨基質(コラーゲン/アパタイト)の配向性とその制御2019

    • Author(s)
      中野 貴由
    • Organizer
      第126回梶ケ谷腎・膠原病研究会
    • Invited
  • [Presentation] 骨質指標としての骨基質(コラーゲン線維/アパタイト結晶)の配向性に関する研究2019

    • Author(s)
      中野 貴由
    • Organizer
      第37回骨代謝学会学術集会
    • Invited
  • [Presentation] 応力負荷異方性共培養モデル構築による細胞・骨基質配向化挙動解明2019

    • Author(s)
      松坂匡晃、松垣あいら、中野貴由
    • Organizer
      本金属学会2019年秋期講演大会
  • [Presentation] 再生骨モデルを用いたアパタイト配向化機構の解明2019

    • Author(s)
      森口敦、小笹良輔、森石武史、宮崎敏博、小守壽文、中野貴由
    • Organizer
      日本金属学会2019年秋期講演大会
  • [Presentation] がん細胞との動的相互作用に基づく骨配向化制御機構2019

    • Author(s)
      原田樹、松垣あいら、中野貴由
    • Organizer
      日本金属学会2019年秋期講演大会
  • [Presentation] 血圧変化が骨微細構造に及ぼす影響2019

    • Author(s)
      小笹良輔、中野貴由
    • Organizer
      日本金属学会2019年秋期講演大会
  • [Presentation] 金属材料工学を基軸とした生体骨・生体材料の機能化に関する研究2019

    • Author(s)
      石本卓也
    • Organizer
      日本金属学会2019年秋期講演大会
    • Invited
  • [Presentation] Preferential orientation of collagen/apatite as a bone quality parameter and biomedical implant design based on the bone tissue anisotropy2019

    • Author(s)
      Takayoshi Nakano
    • Organizer
      PRICM10
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] 無機/有機材料の表面処理・改質による生体適合性付与2019

    • Author(s)
      小笹良輔,石本卓也,中野貴由(分担執筆)
    • Total Pages
      315
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      978-4-7813-1415-0
  • [Remarks] 中野研究室HP

    • URL

      http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/msp6/nakano/

URL: 

Published: 2021-01-27  

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