微小振動刺激による骨形成促進作用のメカニズム解明に関する研究

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24890162
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 河野 高志 九州大学, 大学病院, 医員 (70636068)
• Project Period (FY): 2012-08-31 – 2014-03-31
• Keywords: インプラント / 振動刺激 / 骨形成促進

Research Abstract

振動刺激による骨形成促進作用は近年注目を集めており、多数の報告が存在するが、そのメカニズムについて言及したものは少なく、詳細は明らかとなっていない。そこで本研究では遺伝子解析によって振動刺激による骨形成促進作用のメカニズムを解明し、それによってより効果的な刺激方法の検討を行い、早期の臨床応用を目指すことを目的としている。
マウス骨細胞株MLO-Y4を用いて培養実験を行った。コントロール群では通法通りの手法にて培養を行い、実験群では高周波・低振幅の微小振動刺激（Low-Magnitude High-Frequency（LMHF）Vibration）を3日間与えた。
刺激の強さや時間等の条件は予備実験として複数の条件下での刺激を行って、real time RT-PCR法による遺伝子解析を行った結果を比較し、最適と思われる条件を設定した。
刺激後にコントロール・実験両群でマイクロアレイ法による遺伝子発現の定量を行い、振動刺激によって顕著に増加、もしくは減少した遺伝子について検討を行い、それらの遺伝子が骨形成におけるシグナル伝達にどのように関与しているかを考察していく。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初研究計画ではマウス骨細胞株MLO-Y4およびマウス骨芽細胞株MC3T3E1の二つを用いて培養実験を行い、比較する予定であったが、マイクロアレイ法とその後の解析に多額の費用を要するため、まずは一種のみ行うこととし、主にメカニカルストレスを受容するとされている骨細胞を用いての実験を行うこととした。
予備実験として刺激の強さを時間を変えた3群を設定し、それぞれの発現遺伝子をreal time RT-PCR法にて解析した。その結果各群間で有意差は認められなかったため、以前我々が動物実験において有効であったことを確認している刺激条件を採用することとした。
コントロール群、実験群ともに現在マイクロアレイ法による解析を行っているところであり、その結果が出次第解析を行っていく予定である。

Strategy for Future Research Activity

マイクロアレイ法による解析結果から振動刺激が骨形成におけるシグナル伝達のどの段階に関与しているのかを考察していく。また、発現している遺伝子から実際にタンパクがどれほど生成されているのかを検討するため、ELISA法による解析を行いことを予定している。
さらに本研究結果を国内および海外の学会において発表する予定である。