Analysis of Rho-modulator function in developing hierarchal structure and maintaining articular cartilage

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K18540
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 56020:Orthopedics-related
• Research Institution: Kibi International University (2020-2021); Meikai University (2019)
• Principal Investigator: Mori Yoshifumi 吉備国際大学, 保健医療福祉学部, 教授 (60757954)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 関節軟骨 / 変形性関節症 / Rho / deep learning / artificial intelligence

Outline of Final Research Achievements

We investigated the function of Rho modulators: W, S, and D. In cartilage-specific knockout mice of W, we found disturbance in cell alignment from superficial to deeper cartilage layers. Significant decrease in cell numbers of articular cartilage and remarkable hypertrophic change in cells of superficial layers, where cells are usually small and flat was observed. In articular cartilage of knockout mice of S, the portion of area shallower than tidemark, which is the boundary to the calcified cartilage, was increased. Along with the findings of previous studies, our results strongly suggest that these factors might be involved in the hierarchical structure formation of articular cartilage. In addition, for use in further studies, we developed AI-based models to perform histological analysis of articular cartilage automatically and non-arbitrarily.

Free Research Field

関節軟骨

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

関節軟骨は均一な構造の組織ではなく、それぞれ特異的な機能を持った複数の階層から形成されている。変形性関節症や関節リウマチなどの関節疾患の病態解明や、機能的な関節軟骨の再生の実現のためには、この階層構造を形成・維持する機構の理解が欠かせないが、現在までに知られていることは少ないのが現状である。今回の研究によって、関節軟骨の階層構造の形成機構の一端が明らかになったことは、将来的な関節軟骨関連の医療の進歩の一助になると考えられる。また、本研究で関節軟骨の組織を解析するAIモデルの開発も行ったが、これは多くの研究に応用可能なものであり、科学・医療の発展に幅広く貢献するものであると考えている。