2019 Fiscal Year Annual Research Report
骨透明化技術の開発と神経－血管ネットワークに着目した骨代謝異常疾患の病態解明
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19H03777
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
佐藤 信吾 東京医科歯科大学, 医学部附属病院, 講師 (40462220)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
越智 広樹 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 寄附講座助教 (30582283)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 整形外科 / 組織透明化技術 / 骨代謝 / 臓器間ネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1) 骨透明化技術を用いた３次元イメージングと神経－血管ネットワークの定量化
a) 骨透明化技術の開発とプロトコールの確立：従来の２次元的な骨構造解析では、骨内の神経・血管の正確な走行を把握することが困難であった。そこで3次元的な構造解析を行うために、骨組織の透明化技術の開発を独自に進め、質の高い骨内の神経・血管の可視化に成功した。
b) 骨組織を構成する多様な細胞の３次元イメージングと定量化：各種細胞が蛍光標識されたマウス（骨細胞：DMP1-Cre; H2B-eGFPマウス、血管内皮細胞：Flt-tdsRedマウス、神経細胞：Sox10-Venusマウス）の骨組織の透明化処理を行い、各種細胞の骨組織内における詳細な分布を３次元的に解析した。また、得られた３次元解析データをもとに、神経・血管の量や分布を定量化する手法の開発も行った。
2) メカニカルストレス・重力による神経－血管ネットワークを介した筋骨格系恒常性維持機構の解明
a) メカニカルストレス減少モデルマウスの筋骨格系の３次元構造解析：神経・血管が蛍光標識されたマウスを用いて尾部懸垂を行い、後肢へのメカニカルストレスを減少させた。このマウスの骨組織の透明化処理と３次元構造解析を行い、メカニカルストレスの減少が筋骨格系の神経－血管ネットワークに与える影響を検討した。
b) 人工過重力環境で飼育されたマウスの筋骨格系の３次元構造解析：人工過重力環境飼育装置を使用し、神経が蛍光標識されたマウスを3Ｇ環境で飼育した。このマウスの骨組織の透明化処理と３次元構造解析を行い、メカニカルストレスの増加が筋骨格系における神経系の形成に与える影響を検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り概ね順調に研究は進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) メカニカルストレス・重力による神経－血管ネットワークを介した筋骨格系恒常性維持機構の解明
2019年度に引き続き、メカニカルストレス減少モデルマウス、人工過重力環境飼育マウスの解析を行い、筋骨格系へのメカニカルストレスの変化が、筋骨格系における神経－血管ネットワークさらには筋骨格系の恒常性維持に与える影響を検討する。また、宇宙航空研究開発機構（JAXA）と共同で、宇宙ステーション「きぼう」で飼育されたマウスの解析を行うことを計画しており、宇宙実験に向けた準備をJAXAと進めていく。
2) 骨透明化技術の骨代謝異常疾患の病態解析への応用
a) 閉経後骨粗鬆症における神経－血管ネットワークの３次元構造解析：神経・血管が蛍光標識されたマウスの卵巣摘出（エストロゲン欠乏による骨量減少誘導）を行い、骨透明化技術を用いた３次元構造解析を経時的に行うことで、閉経後骨粗鬆症の進行が筋骨格系の神経－血管ネットワークに与える影響を明らかにする。
b) 骨折治癒における神経－血管ネットワークの３次元構造解析：神経・血管が蛍光標識されたマウスの大腿骨もしくは脛骨に骨折を作成し、骨透明化技術を用いた３次元構造解析を行うことで、骨折の治癒過程における神経・血管の分布の変化や骨の細胞との相互作用について明らかにする。
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