Development of a novel scientific principle of "Biological Materials Science of Bone"

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H06224
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Materials engineering and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Nakano Takayoshi 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) ; 松垣 あいら 大阪大学, 工学研究科, 助教 (10592529)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2020-03-31
• Keywords: 骨生物材料科学 / 破骨細胞 / 遺伝子欠損マウス / 配向化制御機構 / 血管微細構造 / 共培養モデル

Outline of Final Research Achievements

A novel scientific principle of "Biological Materials Science of Bone" was developed to understand the biological scenario underlying the construction of oriented matrix structure involving bone matrix in biological system.　A novel strategy combined with materials science and biology was developed based on the three kinds of methodology; materials scientific analysis of bone of genetically-engineered animals (in vivo), identification of molecular cues determining bone matrix orietntation by development of coculture model with controlled cell arrangement (in vitro), and microstructural analysis of blood vessel. The developed multiple approach enabed the identification of some candidates (functional proteins) controlling the oriented architechture in bone matrix.

Free Research Field

生体材料学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生物が作り出す配向化基質材料の形成過程は極めて複雑であり、従来の生物科学的理解のみでは達成しえない、これまで全く未開拓の分野であった。特に骨基質配向性は新たな骨質指標として、従来指標の骨密度以上に重要である。本研究は材料科学と生物学の融合的観点から骨配向化の仕組みを解明し、新学理「骨生物材料科学」構築により新たな学術分野を開拓した。さらには、骨密度医療が現状なされている中で、本課題で見出した骨基質配向化の仕組みは、配向化に基づく骨疾患医療実現への大きな足掛かりとなることが期待され、本課題により学術的意義のみならず社会的にも極めて意義深い研究成果の創出を達成した。