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力学環境に依存した骨細胞の力学刺激感知・情報伝達特性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K17980
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関京都大学

研究代表者

亀尾 佳貴  京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 助教 (60611431)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード骨細胞 / 骨リモデリング / 骨小腔‐骨細管系 / 力学刺激感知 / 間質液流れ / バイオメカニクス / 骨小腔―骨細管系
研究成果の概要

本研究では、骨組織に対する定量的な力学的負荷実験と計算機シミュレーションによる力学解析とを相補的に活用することにより、骨リモデリング過程における力学環境に依存した骨細胞の力学刺激感知・情報伝達特性を明らかにすることを目的とした。本研究を通じ、骨組織への力学的負荷にともなって骨細胞に負荷される流れ刺激を定量的に評価することが可能となり、間質液の流れを介したシグナル分子の輸送挙動が明らかとなった。さらに、骨組織内細胞群の力学環境と骨代謝関連遺伝子発現との関係について基礎的な知見を獲得することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は、骨細胞が力学環境に応じた骨リモデリングを実現し、組織としての恒常性を維持する機構、および、その破綻により様々な骨疾患へと至る機構の理解につながるものであり、骨細胞を標的とした新たな骨疾患治療薬や早期診断法の確立に貢献できると考えられる。さらに、高齢社会において問題視されているロコモティブシンドローム(運動器疾患)の予防・改善に向け、個人の生骨組織内における力学刺激量と骨細胞応答との関連を調べ、適切な運動方針を決定するなど、「オーダーメイド医療」への展開が期待される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 4件) 図書 (2件)

  • [国際共同研究] スイス連邦工科大学チューリッヒ校(スイス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Forceful mastication activates osteocytes and builds a stout jawbone2019

    • 著者名/発表者名
      Masamu Inoue、Takehito Ono、Yoshitaka Kameo、Fumiyuki Sasaki、Takashi Ono、Taiji Adachi、Tomoki Nakashima
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9(1) 号: 1 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1038/s41598-019-40463-3

    • NAID

      120006773166

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Pericellular Matrix in Canaliculus Regulates Flow-induced Deformation of Osteocyte Process2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kameo, Masahiro Ozasa, Naoki Takeishi, Taiji Adachi
    • 学会等名
      8th World Congress of Biomechanics (WCB2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cyclic but Not Static Loading Increases Bone Mass in Mouse Caudal Vertebrae2018

    • 著者名/発表者名
      Ariane Scheuren, Angad Malhotra, Gisela Kuhn, Yoshitaka Kameo, Ralph Muller
    • 学会等名
      8th World Congress of Biomechanics (WCB2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 細胞周囲マトリックスを介した骨細胞への流れ刺激の数理解析2018

    • 著者名/発表者名
      亀尾佳貴,小笹正裕,武石直樹,安達泰治
    • 学会等名
      第38回日本骨形態計測学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 三次元培養系を用いた分化骨細胞の力学的配向機構の検討2018

    • 著者名/発表者名
      石川敬一,須長純子,亀尾佳貴,安達泰治
    • 学会等名
      日本機械学会2018年度年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 力学負荷を受ける培養長管骨内細胞群の遺伝子発現解析2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤優里佳,亀尾佳貴,須長純子,安達泰治
    • 学会等名
      日本機械学会2018年度年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 骨細胞周囲の微細環境変化が間質液流れによる細胞突起変形に及ぼす影響2018

    • 著者名/発表者名
      亀尾佳貴,小笹正裕,武石直樹,安達泰治
    • 学会等名
      日本機械学会2018年度年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 流体‐構造連成解析による骨細胞への流れ刺激のin silico評価2018

    • 著者名/発表者名
      亀尾佳貴,小笹正裕,武石直樹,安達泰治
    • 学会等名
      日本機械学会第31回計算力学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] コラーゲンゲル上における分化骨細胞の配向とゲル内部への三次元的細胞移動2018

    • 著者名/発表者名
      石川敬一,須長純子,亀尾佳貴,安達泰治
    • 学会等名
      日本機械学会第31回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 細胞突起周囲の微細環境変化にともなう骨細胞への間質液流れ刺激の数値解析評価2018

    • 著者名/発表者名
      小笹正裕,亀尾佳貴,武石直樹,安達泰治
    • 学会等名
      日本機械学会第31回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 繰返し力学的負荷に応じた骨代謝・リモデリング動態のin silico解析2018

    • 著者名/発表者名
      亀尾佳貴,宮雄貴,安達泰治
    • 学会等名
      本機械学会第31回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 間質液流れを介した細胞間シグナル輸送が骨の機能的適応に及ぼす影響2017

    • 著者名/発表者名
      三輪将也,亀尾佳貴,安達泰治
    • 学会等名
      日本機械学会第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2017-01-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 骨小腔―骨細管系の構造的相違が骨梁リモデリングに及ぼす影響2017

    • 著者名/発表者名
      亀尾佳貴,石原正行,大多尾義弘
    • 学会等名
      日本機械学会第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2017-01-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Computational Investigation of the Effect of Molecular Weight on the Flow-mediated Signal Transport in Bone2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kameo, Masaya Miwa, Taiji Adachi
    • 学会等名
      5th Switzerland-Japan Workshop on Biomechanics (SJB2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 骨細胞周囲のプロテオグリカンが流れによる細胞突起変形に及ぼす影響2017

    • 著者名/発表者名
      小笹正裕,亀尾佳貴,武石直樹,安達泰治
    • 学会等名
      第28回バイオフロンティア講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 骨細管内部構造が流れによる骨細胞メカノセンシングに及ぼす影響2017

    • 著者名/発表者名
      小笹正裕,亀尾佳貴,武石直樹,安達泰治
    • 学会等名
      第34回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 張力センシングを介した骨芽細胞様細胞の能動的配向2017

    • 著者名/発表者名
      石川敬一,須長純子,亀尾佳貴,安達泰治
    • 学会等名
      第34回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 多孔質骨梁中の流れによる骨細胞突起変形シミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      小笹正裕,亀尾佳貴,武石直樹,安達泰治
    • 学会等名
      日本機械学会第30回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ゲル上骨芽細胞様細胞の能動的配向における細胞内張力の役割2017

    • 著者名/発表者名
      石川敬一,須長純子,亀尾佳貴,安達泰治
    • 学会等名
      日本機械学会第30回バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] マウス頭蓋冠と長管骨における単離骨細胞の形態比較2016

    • 著者名/発表者名
      芦谷遼太郎,須長純子、亀尾佳貴,安達泰治
    • 学会等名
      日本機械学会第27回バイオフロンティア講演会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2016-10-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 骨細管内の間質液流れによるシグナル分子移流拡散シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      三輪将也,亀尾佳貴,安達泰治
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Trabecular Bone Remodeling Simulation Considering Microstructure of Lacuno-canalicular Porosity2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kameo, Satoshi Mitsunaga, Yoshihiro Ootao, Masayuki Ishihara
    • 学会等名
      22th Congress of the European Society of Biomechanics (ESB2016)
    • 発表場所
      Lyon, France
    • 年月日
      2016-07-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Bone Adaptation: In Silico Approach2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kameo, Ken-ichi Tsubota, Taiji Adachi
    • 総ページ数
      209
    • 出版者
      Springer Japan
    • ISBN
      9784431565147
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] Multiscale Mechanobiology of Bone Remodeling and Adaptation (Computational Biomechanics of Bone Adaptation by Remodeling)2017

    • 著者名/発表者名
      Taiji Adachi, Yoshitaka Kameo
    • 総ページ数
      287
    • 出版者
      Springer International Publishing
    • ISBN
      9783319588452
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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