Multiscale Biomechanics of Bone Microdamage Sensing and Repair Mechanisms

• Project/Area Number: 20H00659
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 安達 泰治 京都大学, 医生物学研究所, 教授 (40243323)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥44,460,000 (Direct Cost: ¥34,200,000、Indirect Cost: ¥10,260,000); Fiscal Year 2024: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000); Fiscal Year 2023: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000); Fiscal Year 2022: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000); Fiscal Year 2021: ¥13,520,000 (Direct Cost: ¥10,400,000、Indirect Cost: ¥3,120,000); Fiscal Year 2020: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
• Keywords: 骨 / マイクロ損傷 / バイオメカニクス / 多階層力学 / 数理工学

Outline of Research at the Start

高齢者に多くみられる骨粗鬆症等の骨疾患は、骨折リスクを高め生活の質の低下をもたらすため、適切な予防・治療が望まれる。しかしながら、骨の細胞活動の破綻や薬の作用（生物・生化学的因子）と運動・リハビリ（力学的因子）との関係は複雑であり、これらをシステムとして理解することが重要となる。そこで本研究では、細胞が骨のマイクロ損傷を感知し、さまざまなシグナル分子の伝達を経て、組織レベルの修復・リモデリングへと至る過程を力学を用いて理解することを目指す。これにより、骨の骨折予防・治療における治療薬と運動・リハビリの適切な相乗的効果を予測する新しい方法を探る。

Outline of Annual Research Achievements

高齢者に見られる骨疾患の一つである骨粗鬆症は、骨の量的低下に加えて質的な劣化を伴うことが知られており、骨折リスクが高まることによる生活の質の低下が課題となっている。そのため、骨粗鬆症の予防・治療法の確立が望まれているが、運動等にともなう力の作用により生じる骨基質内のマイクロ損傷の蓄積とリモデリングにより修復する細胞活動とのバランスを定量的に予測することは容易ではない。特に、運動強度と関連する力学的因子と治療薬の作用と関連する生物・生化学的因子との相互作用は、非常に複雑である。そこで本研究では、骨のマイクロ損傷感知とそれに誘導される細胞シグナル伝達、さらに、それらの微視的なダイナミクスから多階層間の連関を経て、巨視的な組織レベルの修復・リモデリングに至る現象を力学的な観点から理解することを目指している。
まず、骨細胞のマイクロ損傷感知と破骨・骨芽細胞による損傷修復の過程を数理モデルとして表現し、これを骨リモデリングシミュレーションへと導入することにより、その現象記述能力を確認し、定量的な解析結果の表現方法について検討した。まず、数理モデルを海綿骨の単体骨梁および少数骨梁に対して適用することで、モデルのふるまいの基本的な特性を検討した。次に、同モデルを海綿骨モデルへ適用することで、複数の骨梁において同時並行して生じるマイクロ損傷の蓄積とリモデリングによる損傷修復が、構造体としての力学機能を維持しながら進行する興味深い結果が示された。この結果は、骨基質の材料としての損傷過程と治癒・リモデリングのカップリングする複雑な現象を計算機シミュレーションによりin silico実験として明らかにした一つの成果である。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

骨のマイクロ損傷蓄積とその感知による修復・リモデリング機構を同時に考慮することで、骨粗鬆症に対する治療薬投与と運動・リハビリテーションを同時に考慮した新たな治療法への応用を目指し、基礎的なin silico数理実験とin vitro細胞実験を継続した。

１）骨のマイクロ損傷発展とターゲットリモデリングのモデル化（in silico 実験）：損傷力学を導入して構築した骨のマイクロ損傷発展とその損傷をターゲットとして修復が駆動されるターゲットリモデリングの数理モデル化を進めた。このモデルを海綿骨のボクセル有限要素モデルに導入し、単体・少数骨梁構造を用いた基礎的検討に加えて、複雑な構造をもつ海綿骨のシミュレーションを行った。その結果、骨の損傷・修復・リモデリングの過程をin silico観察し、それらを定量的に評価することが可能となった。また、骨細胞の数密度低下に伴うメカノセンシング能力の低下とリモデリングによる骨修復のバランスの重要性が示された。

２）骨組織・三次元培養ゲル中の骨細胞のネットワーク構築（in vitro 実験）：マウス大腿骨の基質中における骨細胞ネットワーク、および、骨細胞の微細構造観察を継続した。骨の超薄切片に対して、原子間力顕微鏡を用いた微細構造観察と力学特性評価を行った。また、in vitroにおけるコラーゲンゲル内部の骨細胞ネットワーク構築手法を改良し、前駆骨細胞から分化過程において形成される細胞間ネットワークを観察するための新たなマイクロデバイスを作製した。このin vitro実験系を用いて、骨細胞が分化の過程において細胞突起を動的に伸縮する様子を観察することができた。今後、力学・生化学場の変化に対するそのネットワーク形成のダイナミクスを観察可能な実験系へと拡張する。

Strategy for Future Research Activity

今後は、これまでのin vitro細胞実験とin silico数理実験をさらに発展させ、骨粗鬆症の治療薬投与と運動・リハビリテーションによる新しい治療法の考え方を検討する。

１）骨のマイクロ損傷発展とターゲットリモデリングの計算機シミュレーション：損傷力学の導入によりモデル化した荷重に対する骨のマイクロ損傷蓄積の数理モデルを用いて、複雑な海綿骨の損傷発展をシミュレーションする。また、これまでに構築したマイクロ損傷により誘導される破骨細胞活性化の数理モデルを用いて、海綿骨の損傷修復過程をシミュレーションする。これらを通じて、海綿骨内に分布する破骨細胞・骨芽細胞の活動と力学解析により得られる応力との関連をそれらの空間的分布の時間変化として定量的に追跡し、微視的な観察だけでは理解できない、骨構造体としての骨損傷・修復ダイナミクスを明らかにする。

２）三次元培養ゲル中の骨細胞ネットワーク中の情報伝達の解析：構築した骨細胞ネットワーク実験系を用いて、骨細胞間の小分子の拡散的ふるまいを直接観察し、ネットワーク中の情報伝達特性を解析する。また、骨組織の超薄切片に対して、原子間力顕微鏡を用いることにより微細構造の力学特性を評価し、各種分子の蛍光観察との重ね合わせにより、構造と特性の同時評価を行う。さらに、昨年度新たに開発したマイクロデバイスを用いて、三次元培養ゲル内における骨細胞突起の伸展・退縮ダイナミクスを観察し、ゲル内部における骨細胞ネットワーク形成の過程を探る。

Research Products

• [Int'l Joint Research] EPFL (Swiss Fed Inst Tech Lausanne)(スイス)
• [Int'l Joint Research] Columbia University/Geogia Institute of Technology(米国)
• [Int'l Joint Research] University of Sheffield(英国)
• [Journal Article] Aging effects on osteoclast progenitor dynamics affect variability in bone turnover via feedback regulation (2024)
  • Author(s): Kim Young Kwan、Kameo Yoshitaka、Tanaka Sakae、Adachi Taiji
  • Journal Title: JBMR Plus Volume: 8 Issue: 1
  • DOI: 10.1093/jbmrpl/ziad003
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Development of continuum-based particle models of cell growth and proliferation for simulating tissue morphogenesis (2023)
  • Author(s): Yokoyama Yuka、Kameo Yoshitaka、Adachi Taiji
  • Journal Title: Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials Volume: 142 Pages: 105828-105828
  • DOI: 10.1016/j.jmbbm.2023.105828
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 3D osteogenic differentiation of human iPSCs reveals the role of TGFβ signal in the transition from progenitors to osteoblasts and osteoblasts to osteocytes (2023)
  • Author(s): Kawai Shunsuke、Sunaga Junko、Nagata Sanae、Nishio Megumi、Fukuda Masayuki、Kamakura Takeshi、Sun Liping、Jin Yonghui、Sakamoto Satoko、Watanabe Akira、Matsuda Shuichi、Adachi Taiji、Toguchida Junya
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 13 Issue: 1 Pages: 1094-1094
  • DOI: 10.1038/s41598-023-27556-w
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Spheroid Culture for Chondrocytes Triggers the Initial Stage of Endochondral Ossification (2022)
  • Author(s): Jeonghyun Kim, Kosei Tomida, Takeo Matsumoto, Taiji Adachi
  • Journal Title: Biotechnology and Bioengineering Volume: 119 Issue: 11 Pages: 3311-3318
  • DOI: 10.1002/bit.28203
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Investigation of mechanosensing and mechanoresponse mechanisms in osteoblasts and osteocytes: <i>in vitro</i> experiments targeting subcellular components (2022)
  • Author(s): Nobuhiko Nakao, Taiji Adachi
  • Journal Title: Journal of Biomechanical Science and Engineering Volume: 17 Issue: 4 Pages: 22-00267-22-00267
  • DOI: 10.1299/jbse.22-00267
  • ISSN: 1880-9863
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Effect of Chemically Induced Osteogenesis Supplements on Multicellular Behavior of Osteocytic Spheroids (2022)
  • Author(s): Jeonghyun Kim, Takashi Inagaki, Junko Sunaga, Taiji Adachi, Takeo Matsumoto
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 622 Pages: 79-85
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.07.026
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Computational framework for analyzing flow-induced strain on osteocyte as modulated by microenvironment (2022)
  • Author(s): Kameo Yoshitaka、Ozasa Masahiro、Adachi Taiji
  • Journal Title: Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials Volume: 126 Pages: 105027-105027
  • DOI: 10.1016/j.jmbbm.2021.105027
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Comparative gene expression analysis for pre-osteoblast MC3T3-E1 cells under non-adhesive culture toward osteocyte differentiation (2021)
  • Author(s): Kim Jeonghyun、Kigami Hiroyuki、Adachi Taiji
  • Journal Title: Journal of Bioscience and Bioengineering Volume: 132 Issue: 6 Pages: 651-656
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2021.09.004
  • NAID: 40022779452
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] High-resolution image-based simulation reveals membrane strain concentration on osteocyte processes caused by tethering elements (2021)
  • Author(s): Yokoyama Yuka、Kameo Yoshitaka、Kamioka Hiroshi、Adachi Taiji
  • Journal Title: Biomechanics and Modeling in Mechanobiology Volume: 20 Issue: 6 Pages: 2353-2360
  • DOI: 10.1007/s10237-021-01511-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cell-fate decision of mesenchymal stem cells toward osteocyte differentiation is committed by spheroid culture (2021)
  • Author(s): Kim Jeonghyun、Adachi Taiji
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Issue: 1 Pages: 13204-13204
  • DOI: 10.1038/s41598-021-92607-z
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Uniaxially fixed mechanical boundary condition elicits cellular alignment in collagen matrix with induction of osteogenesis (2021)
  • Author(s): Kim Jeonghyun、Ishikawa Keiichi、Sunaga Junko、Adachi Taiji
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Issue: 1 Pages: 9009-9009
  • DOI: 10.1038/s41598-021-88505-z
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Large magnitude of force leads to NO-mediated cell shrinkage in single osteocytes implying an initial apoptotic response (2021)
  • Author(s): Nakao Nobuhiko、Mori Izumi、Sunaga Junko、Adachi Taiji
  • Journal Title: Journal of Biomechanics Volume: 117 Pages: 110245-110254
  • DOI: 10.1016/j.jbiomech.2021.110245
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Modulation of Sost Gene Expression Under Hypoxia in Three-Dimensional Scaffold-Free Osteocytic Tissue (2020)
  • Author(s): Kim Jeonghyun、Adachi Taiji
  • Journal Title: Tissue Engineering Part A Volume: - Issue: 15-16 Pages: 1037-1043
  • DOI: 10.1089/ten.tea.2020.0228
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Characterization of self-organized osteocytic spheroids using mouse osteoblast-like cells (2020)
  • Author(s): Kim Jeonghyun、Kigami Hiroyuki、Adachi Taiji
  • Journal Title: Journal of Biomechanical Science and Engineering Volume: 15 Issue: 3 Pages: 20-00227-20-00227
  • DOI: 10.1299/jbse.20-00227
  • NAID: 130007879757
  • ISSN: 1880-9863
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] In Silico Experiments on the Role of Osteocyte Mechanosensing and Communication in Bone Adaptation and Damage Repair (2023)
  • Author(s): Taiji Adachi
  • Organizer: The X International Conference on Computational Bioengineering (ICCB2023)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Functional Roles of Mechanosensory Osteocytes in Bone Adaptation: In-vitro and in-silico Studies (2023)
  • Author(s): Taiji Adachi
  • Organizer: The 12th Asian Pacific Conference on Biomechanics (APBiomech2023)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Taiji Adachi (2023)
  • Author(s): In Silico Experiment of Bone Remodeling Explores Metabolic Diseases and their Treatment
  • Organizer: International Conference on Future Healthcare and Economic Development: Trends and Future Development of digital Healthcare and Treatment (2023 FHED)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Repair of Accumulated Microdamage in Bone by Targeted Remodeling: Modeling and Simulation (2023)
  • Author(s): Taiji Adachi, Tsuyoshi Muto, Yoshitaka Kameo
  • Organizer: Advanced Materials Research Grand Meeting (MRM2023)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Bone Microstructure Estimation from Medical Images through Structural and Mechanosensory Based Procedures (2023)
  • Author(s): Jorge Gutierrez-Gil, M. Bosch-Galera, Yoshitaka Kameo, Taiji Adachi, E. Nadal, M. Tur, J.J. Rodenas
  • Organizer: First International Conference Math 2 Product (M2P 2023), Emerging Technologies in Computational Science for Industry, Sustainability and Innovation
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 静的・動的な力学刺激に対する骨リモデリング則の予測性能評価 (2023)
  • Author(s): 上平拓夢，亀尾佳貴，安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第35回バイオエンジニアリング講演会
• [Presentation] 前駆骨細胞株を用いた in vitro 石灰化におけるカルシウム塩の蛍光イメージング (2023)
  • Author(s): 濱崎彩葉，牧功一郎，須長純子，安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第35回バイオエンジニアリング講演会
• [Presentation] 骨形態形成における成長板の形成・移動を表現する一因子モデル (2023)
  • Author(s): 横山優花，亀尾佳貴，安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第35回バイオエンジニアリング講演会
• [Presentation] A Platform for in-silico Experiment of Bone Remodeling for Understaning Roles of Mechano-Chemical Couplings (2023)
  • Author(s): Taiji Adachi, Yoshitaka Kameo
  • Organizer: 28th Congress of the European Society of Biomechanics (ESB2023)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Modeling and Simulation of Tissue Growth Caused by Cell Proliferation during Morphogenesis (2023)
  • Author(s): Yuka Yokoyama, Yoshitaka Kameo, Taiji Adachi
  • Organizer: 28th Congress of the European Society of Biomechanics (ESB2023)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] In silico Exploration of Osteoporosis Drug Effects on Bone Adaptation based on Remodeling and Modeling (2023)
  • Author(s): YoungKwan Kim, Yoshitaka Kameo, Sakae Tanaka, Taiji Adachi
  • Organizer: 28th Congress of the European Society of Biomechanics (ESB2023)
• [Presentation] A Simulation Study Reveals the Effect of a Cell Size Checkpoint on Tissue Mechanical Behaviors (2023)
  • Author(s): Yuka Yokoyama, Yoshitaka Kameo, Taiji Adachi
  • Organizer: 6th Japan-Switzerland Workshop on Biomechanics (JSB2023)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Multicellular Mechanical Modeling for Investigating Bone Morphogenesis (2023)
  • Author(s): Yuka Yokoyama, Yoshitaka Kameo, Taiji Adachi
  • Organizer: The 18th International Symposium of the Institute Network for Biomedical Sciences, Molecular Homeostasis and Intractable Diseases
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 組織形態形成機構の理解を目指した連続体ベース粒子法による組織間接触モデリング (2023)
  • Author(s): 増山 諒，横山優花，亀尾佳貴，安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第36回計算力学講演会（CMD2023）
• [Presentation] 骨リモデリングによる損傷修復と力学的適応のシミュレーション (2023)
  • Author(s): 武藤剛嗣，亀尾佳貴，安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第36回計算力学講演会（CMD2023）
• [Presentation] Continuum-Based Particle Model of Bone Morphogenesis Predicts Changes in Tissue Shape and Structure due to Secondary Ossification (2023)
  • Author(s): Jorik Stoop, Yuka Yokoyama, Taiji Adachi
  • Organizer: ASME 2023 International Mechanical Engineering congress & Exposition (IMECE2023)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 骨の損傷蓄積とリモデリングによる修復のin silico基盤構築 (2023)
  • Author(s): 安達泰治, 武藤剛嗣, 金 英寛, 亀尾佳貴
  • Organizer: 第50回日本臨床バイオメカニクス学会
• [Presentation] 骨粗鬆症治療薬が骨の力学的適応に及ぼす効果のin silico解析 (2023)
  • Author(s): 金 英寛, 亀尾佳貴, 田中 栄, 安達泰治
  • Organizer: 第50回日本臨床バイオメカニクス学会, O25-4, 姫路
• [Presentation] Evaluation of the Effect of a Cell Cycle Checkpoint on Multicellular Tissue Growth (2023)
  • Author(s): Yuka Yokoyama, Yoshitaka Kameo, Taiji Adachi
  • Organizer: 12th Asian-Pacific Conference on Biomechanics (AP Biomech 2023)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Computer Simulation of Bone Adaptation and Microdamage Repair by Remodeling in Single Trabecula (2023)
  • Author(s): Tsuyoshi Muto, Yoshitaka Kameo, Youngkwan Kim, Taiji Adachi
  • Organizer: 12th Asian-Pacific Conference on Biomechanics (AP Biomech 2023)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 骨細胞ネットワーク形成機構の解明を目指したマイクロ流路細胞培養モデルの構築 (2023)
  • Author(s): 杉本浩太郎, 須長純子, 牧功一郎, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第34回バイオフロンティア講演会
• [Presentation] 複数の骨の形態変化がもたらす力学的最適性に関する理論解析 (2023)
  • Author(s): 鈴木龍之介, 小西省吾, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第34回バイオフロンティア講演会
• [Presentation] 横山優花, 亀尾佳貴, 須長純子, 牧功一郎, 安達泰治 (2023)
  • Author(s): 骨形態形成中の軟骨カラム形成を制御する組織内応力場の力学解析
  • Organizer: 日本機械学会第34回バイオフロンティア講演会
• [Presentation] 骨粗鬆症治療における運動が骨量・骨質に及ぼす効果のin silico評価 (2023)
  • Author(s): 武藤剛嗣, 亀尾佳貴, 金 英寛, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第34回バイオフロンティア講演会
• [Presentation] 骨の形態適応におけるメカノセンサー骨細胞の役割：in vitro/in silico実験 (2023)
  • Author(s): 安達泰治
  • Organizer: 日本バイオマテリアル学会第10回中四国ブロックシンポジウム：階層設計とバイオマテリアル（特別講演）
  • Invited
• [Presentation] 骨の形づくりとリモデリングの力学的理解を目指した数理モデリング (2022)
  • Author(s): 安達泰治, 横山優花, 鈴木龍之介, 亀尾佳貴
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会年会, WS: 運動器科学の最前線
  • Invited
• [Presentation] Image-based Simulation Study on Mechanosensing Amplification Mechanism at Osteocyte Processes in Bone Canalicular Space (2022)
  • Author(s): Taiji Adachi, Yuka Yokoyama, Hiroshi Kamioka, Yoshitaka Kameo
  • Organizer: 15th World Congress on Computational Mechanics and 8th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics (WCCM-APCOM2022)
  • Invited
• [Presentation] In Silico Experiments of Bone Adaptation by Remodeling for Exploring Diseases and Drug Treatment (2022)
  • Author(s): Taiji Adachi
  • Organizer: IUPESM World Congress on Medical Physics & Biomedical Engineering (IUPESM WC2022) （Keynote）
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Multiscale Modeling and in Silico Experiments of Bone Mechanical Adaptation by Remodeling (2022)
  • Author(s): Taiji Adachi
  • Organizer: 55th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists
  • Invited
• [Presentation] 海綿骨の格子弾性体モデルの構築 (2022)
  • Author(s): 鈴木龍之介, 亀尾佳貴, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第33回バイオフロンティア講演会
• [Presentation] 力学状態に応じた細胞増殖による組織形態形成の数理解析 (2022)
  • Author(s): 横山優花, 亀尾佳貴, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第33回バイオフロンティア講演会
• [Presentation] AFMを用いた骨細胞核内のナノ構造イメージング (2022)
  • Author(s): 竹本祐也, 牧功一郎, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第33回バイオフロンティア講演会
• [Presentation] 細胞の肥大と増殖の粒子モデリングによる骨組織形態形成の連続体力学解析 (2022)
  • Author(s): 横山優花, 亀尾佳貴, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第35回計算力学講演会 (CMD2022)
• [Presentation] In vitro Spheroid Culture for Chondrogenic Precursor ATDC5 Cells Provokes an Initial Stage of Endochondral Ossification (2022)
  • Author(s): Jeonghyun Kim, Kosei Tomida, Eijiro Maeda, Taiji Adachi, Takeo Matsumoto
  • Organizer: The 4th International Symposium on Mechanobiology(ISMB2022)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 骨形態形成過程における細胞動態の力学モデリングとシミュレーション (2022)
  • Author(s): 横山優花, 亀尾佳貴, 安達泰治
  • Organizer: 第49回日本臨床バイオメカニクス学会学術集会
• [Presentation] Induction of Osteocyte Differentiation for Mesenchymal Stem Cells in 3D Scaffold-free Spheroid Culture (2022)
  • Author(s): Jeonghyun Kim, Taiji Adachi, Takeo Matsumoto
  • Organizer: TERMIS-AP 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 組織形態形成における細胞増殖の連続体ベース粒子モデリング (2022)
  • Author(s): 増山 諒, 横山優花, 亀尾佳貴, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会M&M2022材料力学カンファレンス
• [Presentation] Generation of Tight Actin Filaments in Response to Osteogenesis Supplements Modulated the Mechanical Behaviors of Osteocytic Spheroids (2022)
  • Author(s): Jeonghyun Kim, Taiji Adachi, Takeo Matsumoto
  • Organizer: 日本機械学会2022年度年次大会
• [Presentation] デノスマブ中止後に骨量低下をきたす機構の数理シミュレーション解析 (2022)
  • Author(s): 金 英寛, 亀尾佳貴, 田中 栄, 安達泰治
  • Organizer: 第24回日本骨粗鬆症学会
• [Presentation] Image-based Simulation Study on Mechanosensing Amplification Mechanism at Osteocyte Processes in Bone Canalicular Space (2022)
  • Author(s): Taiji Adachi, Yuka Yokoyama, Hiroshi Kamioka and Yoshitaka Kameo
  • Organizer: 15th World Congress on Computational Mechanics (WCCM-XV), 8th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics (APCOM-VIII)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Mechanical Modeling of Multicellular Growth for Computer Simulation of Bone Morphogenesis (2022)
  • Author(s): Yuka Yokoyama, Yoshitaka Kameo, Taiji Adach
  • Organizer: 9th World Congress of Biomechanics
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Mathematical Model of Bone Remodeling to Capture the Essential Features of Cortical to Cancellous Bone Transformation (2022)
  • Author(s): Yoshitaka Kameo, Nobuaki Sakano, Taiji Adachi
  • Organizer: 9th World Congress of Biomechanics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] In Silico Modeling of Bone Microdamage Accumulation and Repair by Targeted Remodeling (2022)
  • Author(s): Taiji Adachi, Kosei Fujimoto, Yoshitaka Kameo
  • Organizer: 9th World Congress of Biomechanics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Modeling and Simulation of Bone Turnover in Age-related Osteoporosis Considering Bone Cell Population (2022)
  • Author(s): Young Kwan Kim, Yoshitaka Kameo, Sakae Tanaka, Taiji Adachi
  • Organizer: 9th World Congress of Biomechanics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Modulation of Mechanical Environment to Induce Osteocyte Differentiation of Mesenchymal Stem Cells (2022)
  • Author(s): Jeonghyun Kim, Takashi Inagaki, Taiji Adachi, Takeo Matsumoto
  • Organizer: 9th World Congress of Biomechanics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of Chemical Osteogenesis Induction on Mechanical Behavior of 3D Osteocytic Spheroids (2022)
  • Author(s): Jeonghyun Kim, Taiji Adachi, Takeo Matsumoto
  • Organizer: 第61回日本生体医工学会大会
• [Presentation] In vitro三次元骨細胞ネットワークにおける力学刺激応答の細胞間伝播特性 (2022)
  • Author(s): 杉本浩太郎, 牧功一郎, 須長純子, 中島友紀, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第34回バイオエンジニアリング講演会
• [Presentation] 骨損傷が骨構造リモデリングに及ぼす影響のin silico解析 (2022)
  • Author(s): 武藤剛嗣, 亀尾佳貴, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第34回バイオエンジニアリング講演会
• [Presentation] 細胞増殖数理モデルによる組織成長の力学解析 (2022)
  • Author(s): 横山優花，亀尾佳貴，安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第34回バイオエンジニアリング講演会
• [Presentation] 骨細胞スフェロイドの機械的挙動に対する骨分化誘導剤の影響 (2022)
  • Author(s): キム ジョンヒョン，安達泰治，松本健郎
  • Organizer: 第45回日本バイオレオロジー学会年会
• [Presentation] 細胞間結合に着目した in vitro 骨細胞ネットワーク形成の解析 (2022)
  • Author(s): 山口大輝, 須長純子, 牧功一郎, 中島友紀, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第32回バイオフロンティア講演会
• [Presentation] 骨形態形成における細胞動態を考慮した組織成長の数理モデリング (2022)
  • Author(s): 横山優花, 亀尾佳貴, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第32回バイオフロンティア講演会
• [Presentation] 損傷発展にともなう海綿骨の構造・荷重支持機能変化のシミュレーション解析 (2022)
  • Author(s): 藤本航成, 亀尾佳貴, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第32回バイオフロンティア講演会
• [Presentation] 多階層バイオメカニクスと骨代謝 (2021)
  • Author(s): 安達泰治
  • Organizer: 第39回日本骨代謝学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] In silico Experiments on Bone Adaptation by Remodeling (2021)
  • Author(s): Taiji Adachi
  • Organizer: International Conference of the Polish Society of Biomechanics (BIOMECHANICS2020)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ３次元スフェロイド培養による骨細胞分化誘導の研究 (2021)
  • Author(s): Jeonghyun Kim, Taiji Adachi
  • Organizer: 第60回日本生体医工学会大会
• [Presentation] 老化マウス骨組織における骨細胞・骨基質の形態イメージング (2021)
  • Author(s): 竹本祐也, 牧功一郎, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第33回バイオエンジニアリング講演会
• [Presentation] コラーゲン埋没環境における骨芽細胞様細胞遊走の3次元イメージング (2021)
  • Author(s): 山口大輝, 牧功一郎, 須長純子, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第33回バイオエンジニアリング講演会
• [Presentation] 骨損傷がリモデリングに及ぼす影響の数理モデル解析 (2021)
  • Author(s): 藤本航成, 亀尾佳貴, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第33回バイオエンジニアリング講演会
• [Presentation] 海綿骨・皮質骨内膜面の in vivo実験データに基づくリモデリングシミュレーション (2021)
  • Author(s): 澤田剛, 亀尾佳貴, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第33回バイオエンジニアリング講演会
• [Presentation] 三次元斜交格子弾性体のCosseratモデリング：海綿骨の力学モデル (2021)
  • Author(s): 鈴木龍之介, 亀尾佳貴, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第33回バイオエンジニアリング講演会
• [Presentation] 骨芽細胞様細胞を用いた三次元構造体スフェロイドの骨細胞分化モデルへの応用 (2021)
  • Author(s): キム・ジョンヒョン, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第33回バイオエンジニアリング講演会
• [Presentation] 骨リモデリングのin silico実験基盤開発と医療応用 (2021)
  • Author(s): 亀尾佳貴, 宮雄貴, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第33回バイオエンジニアリング講演会
• [Presentation] 皮質骨の多孔化にともなう海綿骨様組織形成の数理モデリング (2021)
  • Author(s): 亀尾佳貴, 坂野暢昭, 安達泰治
  • Organizer: 第41回日本骨形態計測学会
• [Presentation] Intracellular Tension of Osteoblasts in Collagen Gel Elicits Osteocyte Alignment under Uniaxially-fixed Boundary Condition (2021)
  • Author(s): Jeonghyun Kim, Keiichi Ishikawa, Junko Sunaga, Taiji Adachi
  • Organizer: The 2nd Joint Meeting of the European Society for Clinical Hemorheology and Microcirculation, The International Society for Clinical Hemorheology, and The Internaitonal Society of Biorheology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Pre-Osteoblast Cells in Three-dimensional Spheroids Exert Osteocyte-likeness (2021)
  • Author(s): Jeonghyun Kim, Taiji Adachi
  • Organizer: 26th Congress of the European Society of Biomechanics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Image-based Analysis of Flow-induced Strain on the Osteocyte Process via Tethering Elements (2021)
  • Author(s): Yuka Yokoyama, Yoshitaka Kameo, Taiji Adachi
  • Organizer: 26th Congress of the European Society of Biomechanics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Mathematical Modeling of Cortical to Cancellous Bone Transformation by Remodeling (2021)
  • Author(s): Yoshitaka Kameo Nobuaki Sakano, Taiji Adachi
  • Organizer: 26th Congress of the European Society of Biomechanics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] In Silico Experiments of Bone Remodeling Towards Predicting Drug Treatment of Bone Diseases (2021)
  • Author(s): Yoshitaka Kameo, Yuki Miya, Taiji Adachi
  • Organizer: 16th U.S. National Congress on Computational Mechanics (USNCCM16)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 次元骨細胞組織モデルを用いた細胞バイオメカニクス (2021)
  • Author(s): キム・ジョンヒュン, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会2021年度年次大会
• [Presentation] 細胞増殖による組織形態形成の力学モデル構築 (2021)
  • Author(s): 横山優花, 亀尾佳貴, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会M&M2021材料力学カンファレンス
• [Presentation] 破骨前駆細胞動態が骨粗鬆症における代謝回転に及ぼす影響の数理解析 (2021)
  • Author(s): 金英寛, 亀尾佳貴, 田中栄, 安達泰治
  • Organizer: 第36回日本整形外科学会基礎学術集会
• [Presentation] リモデリングによる骨形態変化と骨損傷発展の連成数理モデル解析 (2021)
  • Author(s): 藤本航成, 亀尾佳貴, 安達泰治
  • Organizer: 第48回日本臨床バイオメカニクス学会
• [Presentation] Morphological Imaging of Osteocytes and Bone Matrix in Aged Murine Bone (2021)
  • Author(s): Yuya Takemoto, Koichiro Maki, Taiji Adachi
  • Organizer: The 11th Asian-Pacific Conference on Biomechanics (APBiomech2021)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cosserat Modeling of Cancellous Bone as an Elastic Body with a Triclinic Lattice Structure (2021)
  • Author(s): Ryunosuke Suzuki, Yoshitaka Kameo, Taiji Adachi
  • Organizer: The 11th Asian-Pacific Conference on Biomechanics (APBiomech2021)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Differentiation Fate of Mesenchymal Stem Cells toward Osteocyte is Determined by Actin Balancing (2021)
  • Author(s): Jeonghyun Kim, Taiji Adachi
  • Organizer: The 11th Asian-Pacific Conference on Biomechanics (APBiomech2021)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Analysis of Osteocytic Network Formation Focusing on Intercellular Communication via Cell Junctions between Osteocytes (2021)
  • Author(s): Hiroki Yamaguchi, Koichiro Maki, Junko Sunaga, Tomoki Nakashima, Taiji Adachi
  • Organizer: The 11th Asian-Pacific Conference on Biomechanics (APBiomech2021)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Computational Analysis of the Effects of Bone Microdamage on Bone Remodeling (2021)
  • Author(s): Kosei Fujimoto, Yoshitaka Kameo, Taiji Adachi
  • Organizer: The 11th Asian-Pacific Conference on Biomechanics (APBiomech2021)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Computer Simulation of Multicellular Dynamics in Bone Morphogenesis by Material Point Method (2021)
  • Author(s): Yuka Yokoyama, Yoshitaka Kameo, Taiji Adachi
  • Organizer: The 11th Asian-Pacific Conference on Biomechanics (APBiomech2021)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] In Silico Investigation of Bone Turnover in Osteoporosis Based on Cell Population Dynamics (2021)
  • Author(s): Young Kwan Kim, Yoshitaka Kameo, Sakae Tanaka, Taiji Adachi
  • Organizer: The 11th Asian-Pacific Conference on Biomechanics (APBiomech2021)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Three-dimensional Culture Technology: Self-organized Spheroid Culture Drives Osteocytogenesis (2021)
  • Author(s): Jeonghyun Kim, Taiji Adachi
  • Organizer: 2021 IEEE 3rd Global Conference on Life Sciences and Technologies (LifeTech)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Mesenchymal Stem Cell Commitment to Osteocyte Differentiation is Facilitated in Spheroid Culture (2021)
  • Author(s): Jeonghyun Kim, Taiji Adachi
  • Organizer: 第20回日本再生医療学会総会
• [Presentation] 骨粗粗鬆症治療におけるリモデリング・モデリング調節と骨形態変化の数理シミュレーション (2020)
  • Author(s): 金英寛, 亀尾佳貴, 安達泰治, 田中栄
  • Organizer: 第40回日本骨形態計測学会
• [Presentation] イメージベース流体－構造連成解析による骨細管内細胞突起の局所ひずみ評価 (2020)
  • Author(s): 亀尾佳貴, 横山優花, 上岡寛, 安達泰治
  • Organizer: 第40回日本骨形態計測学会
• [Presentation] ３次元スキャフォールドフリースフェロイド化によるin vitroでの骨細胞分化誘導 (2020)
  • Author(s): キム・ジョンヒョン, 安達泰治
  • Organizer: 第38回日本骨代謝学会学術集会
• [Presentation] 骨のマイクロダメージ蓄積と修復のin silico モデリング (2020)
  • Author(s): 安達泰治, 寺澤良亮, 亀尾佳貴
  • Organizer: 第47回日本臨床バイオメカニクス学会
• [Presentation] Cell Condensation Acquired in Three-dimensional Culture System Triggers Osteocyte Differentiation of Pre-osteoblast Cells (2020)
  • Author(s): Jeonghyun Kim, Taiji Adachi
  • Organizer: 第47回日本臨床バイオメカニクス学会
• [Presentation] 骨芽細胞様細胞を用いた三次元骨細胞スフェロイドの評価 (2020)
  • Author(s): 木上博之, Jeonghyun Kim, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第31回バイオフロンティア講演会
• [Presentation] 骨リモデリングを制御する力学刺激としての間質液流れのin vivo・in silico検討 (2020)
  • Author(s): 坂野暢昭, 亀尾佳貴, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第31回バイオフロンティア講演会
• [Presentation] リモデリングによる皮質骨―海綿骨転換の数理モデリング (2020)
  • Author(s): 亀尾佳貴，坂野暢昭，安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第31回バイオフロンティア講演会
• [Presentation] 骨細胞の流れ刺激感知におけるテザリングエレメントの力学的役割 (2020)
  • Author(s): 横山優花, 亀尾佳貴, 上岡 寛, 安達泰治
  • Organizer: 日本機械学会第31回バイオフロンティア講演会
• [Presentation] In Silico Modeling of Bone Metabolism and Remodeling (2020)
  • Author(s): Taiji Adachi
  • Organizer: Japan Bone Academy
  • Invited
• [Presentation] 骨代謝数理モデルの基礎とin silico実験 (2020)
  • Author(s): 安達泰治
  • Organizer: 第35回日本整形外科学会基礎学術集会
  • Invited
• [Presentation] 生体組織の形態形成・機能的適応を力学的に理解する：多階層バイオメカニクス (2020)
  • Author(s): 安達泰治
  • Organizer: 第24回関西大学先端科学技術シンポジウム