力学環境変化に対する骨系細胞の構造形成ダイナミクス

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21760091
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 龍谷大学
• 研究代表者: 田原 大輔 龍谷大学, 理工学部, 助教 (20447907)
• 研究協力者: 須長 純子 理化学研究所, VCADシステム研究プログラム・細胞シミュレーションチーム, リサーチアソシエイト
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• キーワード: 機械材料・材料力学 / バイオメカニクス / アクチン細胞骨格 / 骨系細胞 / 焦点接着斑 / マイクロパターニング / 力学的適応 / 生物・生体工学

研究概要

本研究では,骨の力学的適応を担う骨系細胞の活動における細胞周囲の力学環境変化のセンシング機構の解明を目指し,細胞骨格の構造変化に及ぼす力学的因子の影響を検討した.焦点接着斑分布を制御した細胞内の主要なアクチンストレスファイバーは,制御のない場合に比べ,接着斑分布に依存して配向し,見かけの形成(重合)過程が早くなることが観察より示された.これらの結果より,アクチンフィラメントの束化密度と内部に作用する張力の変化および,焦点接着斑分布の変化が,細胞周囲の力学環境変化のセンサーとして重要な役割を果たしていることが示唆された.

研究成果

• [雑誌論文] Mechanical therapeutic effects in osteoporotic L1-vertebrae evaluated by nonlinear patient-specific finite element analysis (2010)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Tawara, Jiro Sakamoto, Hideki Murakami, Norio Kawahara, Juhachi Oda, Katsuro Tomita
  • 雑誌名: Journal of Biomechanical Science and Engineering Vol.5, No.5 ページ: 499-514
  • 査読あり
• [雑誌論文] マルチスケール応力解析によるヒト椎体海綿骨の力学的評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田原大輔, 高野直樹, 安達泰治, 中野貴由
  • 雑誌名: 日本骨形態計測学会雑誌 第20巻,第1号 ページ: 100-107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical evaluation by patient-specific finite element analyses demonstrates therapeutic effects for osteoporotic vertebrae (2010)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Tawara, Jiro Sakamoto, Hideki Murakami, Norio Kawahara, Juhachi Oda, Katsuro Tomita
  • 雑誌名: Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials Vol.3, No.1 ページ: 31-40
  • 査読あり
• [学会発表] 骨リモデリングによる骨梁形態変化に伴う海綿骨の力学的特性変化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田原大輔, 安達泰治
  • 学会等名: 理研シンポジウム VCADシステム研究2010
  • 発表場所: 埼玉県,理化学研究所
  • 年月日: 2011-03-02
• [学会発表] アクチン細胞骨格の構造変化とアクチン重合観察の挑戦 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田原大輔
  • 学会等名: 第3回バイオメカニクスセミナー
  • 発表場所: 京都府,京都大学再生医科学研究所
  • 年月日: 2011-01-28
• [学会発表] 骨再構築シミュレーションによる海綿骨の形態変化を考慮した力学的特性評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田原大輔, 柴田竜也, 堀川武, 安達泰治
  • 学会等名: 日本機械学会第23回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 熊本県,熊本大学
  • 年月日: 2011-01-08
• [学会発表] Prediction of change in bone strength of osteoporotic vertebra during 3-year drug treatment based on numerical bone fracture analysis (2010)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Tawara, Jiro Sakamoto, Hideki Murakami, Norio Kawahara
  • 学会等名: 5th International Symposium on Advanced Science and Technology in Experimental Mechanics
  • 発表場所: 京都府,龍谷大学
  • 年月日: 2010-11-07
• [学会発表] 患者別CT-有限要素解析による投薬中骨粗鬆症椎体の力学的評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田原大輔, 坂本二郎, 村上英樹, 川原範夫, 富田勝郎
  • 学会等名: 第37回日本臨床バイオメカニクス学会
  • 発表場所: 京都府,京都国際会館
  • 年月日: 2010-11-02
• [学会発表] 再構築による骨梁形態変化を考慮した骨梁骨の力学的特性評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田原大輔, 安達泰治
  • 学会等名: 第37回日本臨床バイオメカニクス学会
  • 発表場所: 京都府,京都国際会館
  • 年月日: 2010-11-02
• [学会発表] 医療画像に基づく骨のイメージベース力学解析とその応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田原大輔
  • 学会等名: バイオメックフォーラム21第54回研究会
  • 発表場所: 大阪府,大阪大学
  • 年月日: 2009-10-03
• [図書] 脊椎骨折のバイオメカニズム, 臨床画像(第25巻, 第8号) (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂本二郎, 田原大輔
  • 総ページ数: 848-855
  • 出版者: メジカルビュー社