2022 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of mechanosensor function acquisition process of osteocytes using 3D-volumetric image data

Research Project

Project/Area Number	19H03859
Research Institution	Okayama University
Principal Investigator	上岡寛岡山大学, 医歯薬学域, 教授 (80253219)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	植田紘貴岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (10583445) 早野暁岡山大学, 大学病院, 講師 (20633712) 亀尾佳貴京都大学, 医生物学研究所, 助教 (60611431) 原徹国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, ステーション長 (70238161)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	骨細胞 / メカノセンサー / 骨基質 / コラーゲン集束化阻害剤
Outline of Annual Research Achievements	昨年度の研究では、骨細管壁と骨細胞突起を結ぶテザリングエレメントが骨細管内を流れる体液の移動で引っ張られ、細胞突起に付着する膜部位で10％を超える細胞膜変形を生じることが確認できた。この変形はメカニカルストレスにより細胞内カルシウム上昇などを生じるには十分な細胞膜変形量であることから、これら細胞突起周辺の微細構造が骨細胞の細胞突起をメカノセンサーとして重要な役割を果たしていることが示唆された。この結果により、本課題で着目した骨細胞およびそれを取り囲む骨基質の両者の存在およびその成熟が骨細胞をメカノセンサーとして機能させるに必要であることが強く示唆された。そこで、本年度は骨基質のみ、その成熟度を変化させることによって、どのような骨組織の応答が変わってくるのかを検討した。すなわち、ニワトリ胚頭蓋骨をコラーゲン集束化阻害剤(BAPN)で骨形成不全状態にして骨細胞の機械的応答が変化するかどうかを検討した。プレリミナリーな形態的な観察では、BAPNをニワトリ胚18日齢に投与すると、骨細胞の生死には関与せずに明らか骨細胞のネットワーク形成に変化がみられた。また、Second harmonic generation による観察ではコラーゲン集束化の低形成が観察された。このように準備された頭蓋骨を用いて、研究協力者のEdwin Jager 先生らと開発した骨内機械的刺激負荷装置で骨細胞周囲への直接的な機械的刺激を行った。また、従来のFIB-SEMより広領域の組織の観察が可能なPFIB-SEMを研究分担者の原徹先生の所属するNIMSで備えることができたので、本研究でも観察領域を従来の25マイクロ立方から約10倍以上の領域を同時に観察することを始めた。
Research Progress Status	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
Remarks	日本骨代謝学会主催ホームページでの招待座談会へ参加した。