FIB/SEMトモグラフィーを用いた、力学的負荷下の腱骨付着部超微形態定量解析

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K11038
• Research Institution: Kurume University
• Principal Investigator: 金澤 知之進 久留米大学, 医学部, 客員教授 (50529518)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 腱骨付着部 / ３次元構造解析 / 硬組織 / FIB/SEMトモグラフィー / 形態定量解析

Outline of Annual Research Achievements

正常な腱組織が骨に付着している部位(腱骨付着部)は、物理的剛性の全く異なる骨組織と腱組織を連結しており、運動において強大な力学的負荷がかかる部位である。このような特殊な環境から、整形外科領域において腱骨付着部は炎症性疼痛を引き起こし、その治療に難渋することが知られている。正常腱骨付着部組織は、線維軟骨を介した特殊な構造をしているが、過度な力学的ストレス状態下において、どのような形態変化をなしているのか不明である。本研究では、次世代走査型電子顕微鏡であるFIB/SEMトモグラフィーを用いて、正常と過度に力学的ストレスをかけた状態それぞれの腱骨付着部細胞/コラーゲン線維の三次元超微形態とその分布様式を定量的に解析し、腱骨付着部障害の治療に資する、基盤的な知見を得ることを目的とする。
本年度は、当初の研究実施計画に沿い、前年度と同様に腱骨付着部組織の三次元細胞形態を分類し、その分布様式を解析する為、FIB/SEMトモグラフィーより得られた連続切削画像解析方法の確立に重点をおいて実施した。FIB/SEMトモグラフィーによる組織形態定量評価方法に関しては、その方法がいまだ十分に確立していない。その為、まずは連続切削画像から得られたラット正常腱骨付着部の出生直後と成熟したものそれぞれの細胞形態を定量的に解析し、比較検討を行なった。これらの結果は、今回の研究の目的である腱骨付着部障害の治療に資する基盤的な知見を得ることが出来るものあり、論文発表している。
またこれに並行し、更なる分布様式の解析のため、連続切削画像を追加作成し、新たな画像解析ソフトを検証しながら解析を行っている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初の計画通りではないが、本年度当初の研究目標であった、「FIB/SEMトモグラフィーより得られた連続切削画像解析方法の確立」に関し、依然としていくつかの問題はあるものの、克服できつつある。しかしながら、コロナウィルスによる緊急事態宣言などの影響により、研究の進捗状況としては若干の遅れが出ている。この為、空間的な制約のない機器購入や解析方法も検討している。

Strategy for Future Research Activity

当初の研究計画にもあったように、FIB/SEMトモグラフィーより得られた連続切削画像から、さらに組織形態定量評価を行う方法を模索していく。この様な方法は十分に確立していない為、得られた数値情報をどのように解析していくのか、検討を重ねていく必要がある。この為、新たな画像解析ソフトを用いた分布様式の解析を行っている。

また、神経損傷モデルの様な、新たな動物実験モデルの作製も行い、腱骨付着部の形態学的な相違も並行して検討している。

Causes of Carryover

当初の研究計画にもあったように、FIB/SEMトモグラフィーより得られた連続切削画像から、さらに組織形態定量評価を行う方法を模索していく。この様な方法は十分に確立していない為、得られた数値情報をどのように解析していくのか、検討を重ねていく必要がある。この為、新たな画像解析ソフトや新たなる解析機器を購入し、分布様式の解析を検討している。また、コロナウィルスによる緊急事態宣言などの影響により、研究進捗に若干の遅れが生じているため、空間的な制約のない機器購入や解析方法を検討している。
また、神経損傷モデルの様な、新たな動物実験モデルの作製も行い、腱骨付着部の形態学的な相違も並行して検討していく。