磁力は骨芽細胞の分化・増殖を著しく亢進させる

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11877003
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 杉山 政則 広島大学, 医学部, 教授 (30106801)
• 研究分担者: 弓削 類 広島大学, 医学部, 助手 (20263676) ; 熊谷 孝則 広島大学, 医学部, 助手 (70274058)
• キーワード: エレクトロポレーション / 骨芽細胞 / 磁石 / 磁性体 / 分化

研究概要

平成11年度において、微小磁性体(0.05mm直径)を導入したマウス頭蓋冠骨芽細胞(MC3T3-E1株)に対し、永久磁石(希土類磁石)を用いて細胞の水平方向に正磁場をかけたところ、その骨芽細胞(骨細胞に分化する)が両極方向に伸展することを観察した。その際、対照として、(1)磁性体を導入しないで磁場だけをかけたもの、(2)磁場をかけず、磁性体だけを導入しただけのもの、(3)磁性体も導入せず、磁場もかけないもの等について、細胞の増殖・分化度を顕微鏡レベルで解析した。その際、磁性体を導入し、かつ、磁場をかけた場合、上記対照細胞[(1)〜(3)]に比べ、細胞の結節形成能が早まることを見い出した。
そこで、平成12年度は、特に、ヒト骨芽細胞(normal human osteoblast cell system)を用いて、機械的伸張と磁場が細胞分化に及ぼす影響を観察し,かつ、分化にかかわる細胞内シグナル伝達系としてのMAPKカスケードについて調べた。その結果、、(1)〜(3)に示すコントロール群の骨芽細胞は、培養開始後12日後に最初の結節が現れ、25日で石灰化を検出した。ところが、磁性体を導入し、かつ、磁場をかけたものは、8日に最初の結節が観察され、18日目には石灰化が検出され,以後、石灰化が増加した。
また、磁性体を導入し、かつ、磁場をかけた骨芽細胞では、最終分化マーカーであるオステオカルシンの発現量が上昇し、MAPKカスケードに関しては、p38MAPKのみ活性が上がり、p44(Erk1),p42(Erk2)およびJNK/SAPKには変化がなかった.このように、本研究の成果として、細胞の進展のような、機械的刺激に対してはp38MAPKが特異的に応答する可能性が示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Masafumi Maruyama: "Crystal structures of the transposon Tn5-carried bleomycin resistance determinant uncomplexed and complexed with bleomycin"Journal of Biological Chemistry. 276. 9992-9999 (2001)
• [文献書誌] Yasuyuki Matoba: "Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies of Streptomyces phospholipase A2 in a calcium-binding form"Journal of Inorganic Chemmistry. 82. 221-223 (2000)
• [文献書誌] Yoshiaki Kawano: "The 1.5Å crystal structure of a bleomycin resistance determinant from bleomycin-producing Streptomyces verticillus"Journal of Molecular Biology. 292. 915-925 (2000)
• [文献書誌] Kayo Ikeda: "A convenient method for the evaluation of anti-tumor agents affecting the cell cycle."Journal of Bioscience and Bioengineering. 90. 574-576 (2000)
• [文献書誌] Masanori Sugiyama: "A mammalian vector carrying the bleomycin N-acetyltransferase from Streptomyces verticillus as a selective marker."Journal of Antibiotics. 52. 895-899 (1999)
• [文献書誌] Takanori Kumagai: "Characterization of the blemycin resistanc determinant encoded on the transposon Tn5"FEBS Letters. 442. 34-38 (1999)
• [文献書誌] Takanori Kumagai: "Crystalization and preliminary X-ray diffraction studies of bleomycin-binding protein encoded on the transposon Tn5"Acta Crystallographica secD. 55. 1095-1097 (1999)
• [文献書誌] Takanori Kumagai: "Mutation of the n-terminal proline 9 of BLMA form Streptomyces verticillus abolishes the binding affinity for bleomycin"FEBS Letters. 450. 227-230 (1999)
• [文献書誌] Hiromasa Kurosaki: "Synthesis, spectrobcopic, redox properties, and DNA cleavage activity of low-spin iron (III) complexes of Bleomycin analogues"Inorganica Chimica Acta. 294. 56-61 (1999)
• [文献書誌] 弓削類: "Magnetic microparticleを利用したmechanical tensionによる筋芽細胞の細胞化学的変化"Space Uilization Research. 15. 126-128 (1999)