カーボンナノチューブは骨リモデリングを制御するか？

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24659833
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能系基礎歯科学
• 研究機関: 松本歯科大学
• 研究代表者: 高橋 直之 松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 教授 (90119222)
• 研究分担者: 川原 一郎 松本歯科大学, 歯学部, 准教授 (20319114) ; 中道 裕子 松本歯科大学, 総合歯科医学研究所, 講師 (20350829) ; 上原 俊介 松本歯科大学, 歯学部, 講師 (90434480)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 破骨細胞 / 骨芽細胞 / カーボンナノチューブ / 石灰化

研究概要

カーボンナノチューブ（CNT）は優れた耐久性を持つため、骨の代替材料としての利用が期待される。我々は2つの新しい機能を見出した。(1)破骨細胞前駆細胞内に取り込まれたCNTは、破骨細胞分化に必須な転写因子NFATc1の核移行を選択的に抑制し、破骨細胞分化を抑制した。(2) CNTはCaの局所的蓄積を引き起こすことにより骨芽細胞分化を促進した。CNTはヒドロキシアパタイト結晶化の核として機能し、骨芽細胞による石灰化を促進した。また、CNTはin vivoにおける骨誘導因子が誘導する異所性の骨形成を促進した。本研究は「CNTは骨リモデリングの調節因子である」という新しい概念を確立した。

研究成果

• [雑誌論文] Osteoclast Cell Lineage (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahashi N, Mizoguchi T, Nakamichi Y, Kobayashi Y, Nakamura M, Willy Hofstetter W, Udagawa N
  • 雑誌名: Characteristics and behavior of osteoclast precursors in vivo Encyclopedia of Human Body 3^<rd> Edition 巻: (in press)
• [雑誌論文] Osteoclasts polarize on dental implant materials as if they were on bone (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakayama T, Thirukond GJ, Nagasaw S, Kawahara I, Udagawa N, Yagami K, Kawatani M, Osada H, Doi Y, Yoshinaria N, Takahashi N
  • 雑誌名: J Oral Biosci 巻: (in press)
• [雑誌論文] Stability of mRNA influences osteoporotic bone mass via Cnot3. Stability of mRNA influences osteoporotic bone mass via CNOT3 (2014)
  • 著者名/発表者名: Watanabe C, Morita M, Hayata T, Nakamoto T, Kikuguchi C, Li X, Kobayashi Y, Takahashi N, Notomi T, Moriyama K, Yamamoto T, Ezura Y, Noda M
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 111 ページ: 2692-2697
  • DOI: 10.1073/pnas.1316932111
• [雑誌論文] Noncanonical Wnt5a enhances Wnt/β-catenin signaling during osteoblastogenesis (2014)
  • 著者名/発表者名: Okamoto M, Udagawa N, Uehara S, Maeda K, Yamashita T, Nakamichi Y, Kato H, Saito N, Minami Y, Takahashi N, Kobayashi Y
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 4 ページ: 4493
  • DOI: 10.1038/srep04493
• [雑誌論文] Arctigenin inhibits osteoclast differentiation and function by suppressing both calcineurin-dependent and osteoblastic cell-dependent NFATc1 pathways (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamashita T, Uehara S, Udagawa N, Li F, Kadota S, Esumi H, Kobayashi Y, Takahashi N
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 9 ページ: 85878
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0085878
• [雑誌論文] Roles of Wnt signals in bone resorption during physiological and pathological states (2013)
  • 著者名/発表者名: Maeda K, Takahashi N, Kobayashi Y
  • 雑誌名: J Mol Med 巻: 91 ページ: 15-23
  • DOI: 10.1007/s00109-012-0974-0
• [雑誌論文] Roles of cathelicidin-related antimicrobial peptide in murine osteoclastogenesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Horibe K; Nakamichi Y; Uehara S; Nakamura M; Koide M; Kobayashi Y, Takahashi N, Udagawa N
  • 雑誌名: Immunology 巻: 140 ページ: 344-351
  • DOI: 10.1111/imm.12146
• [雑誌論文] IL-34 and CSF-1 : similarities and differences (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamichi Y, Udagawa N, Takahashi N
  • 雑誌名: J Bone Miner Metab 巻: 31 ページ: 486-495
  • DOI: 10.1007/s00774-013-0476-3
• [雑誌論文] Osteoprotegerin-deficient male mice as a model for severe alveolar bone loss : comparison with RANKL-overexpressing transgenic male mice (2013)
  • 著者名/発表者名: Koide M, Kobayashi Y, Ninomiya T, Nakamura M, Yasuda H, Arai Y, Okahashi N, Yoshinari N, Takahashi N, Udagawa N
  • 雑誌名: Endocrinology 巻: 154 ページ: 773-782
  • DOI: 10.1210/en.2012-1928
• [雑誌論文] Mechanism of inhibitory action of Eldecalcitol, an active vitamin D analog, on bone resorption in vivo (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahashi N
  • 雑誌名: J Steroid Biochem Mol Biol 巻: 136(pii : S0960-0760(12)00243-9) ページ: 171-174
• [雑誌論文] Carbon nanotubes induce bone calcification by bidirectional interaction with osteoblasts (2012)
  • 著者名/発表者名: Shimizu M, Kobayashi Y, Mizoguchi T, Nakamura H, Kawahara I, Narita N, Usui Y, Aoki K, Hara K, Haniu H, Ogihara N, Ishigaki N, Nakamura K, Kato H, Kawakubo M, Dohi Y, Taruta S, Kim YA, Endo M, Ozawa H, Udagawa N, Takahashi N, Saito N
  • 雑誌名: Adv Mater 巻: 24(16) ページ: 2176-2185
  • DOI: 10.1002/adma.201103832
• [雑誌論文] New roles of osteoblasts involved in osteoclast differentiation (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamashita T, Takahashi N, Udagawa N
  • 雑誌名: World J Osteoarthritis 巻: 3 ページ: 175-181
  • DOI: 10.5312/wjo.v3.i11.175
• [雑誌論文] c-Fms signaling mediates neurofibromatosis type-1 osteoclast gain-in-functions (2012)
  • 著者名/発表者名: He Y, Rhodes SD, Chen S, Wu X, Yuan J, Yang X, Jiang L, Li X, Takahashi N, Xu M, Mohammad KS, Guise TA, Yang FC
  • 雑誌名: PLOS ONE ページ: 46900
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0046900
• [雑誌論文] Spleen serves as a reservoir of osteoclast precursors through vitamin D-induced IL-34 expression in CSF-1^<op/op>mice (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamichi Y, Mizoguchi T, Arai A, Kobayashi Y, Sato M, Penninger JM, Yasuda H, Kato S, DeLuca HF, Suda T, Udagawa N, Takahashi N
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci UAS 巻: 109 ページ: 10006-10011
  • DOI: 10.1073/pnas.1207361109
• [雑誌論文] c-Fos plays an essential role in the up-regulation of RANK expression in osteoclast precursors within the bone microenvironment (2012)
  • 著者名/発表者名: Arai A, Mizoguchi T, Harada S, Kobayashi Y, Nakamichi Y, Yasuda H, Penninger JM, Yamada K, Udagawa N, Takahashi N
  • 雑誌名: J Cell Science 巻: 125 ページ: 2910-2917
  • DOI: 10.1242/jcs.099986
• [雑誌論文] Wnt5a-Ror2 signaling between osteoblast-lineage cells and osteoclast precursors enhances osteoclastogenesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Maeda K, Kobayashi Y, Udagawa N, Uehara S, Ishihara A, Mizoguchi T, Kikuchi Y, Takada I, Kato S, Kani S, Nishita M, Marumo K, Martin TJ, Minami Y, Takahashi N
  • 雑誌名: Nature Med 巻: 18 ページ: 405-412
  • DOI: 10.1038/nm.2653
• [雑誌論文] Bone Effects of vitamin D -Discrepancies between in vivo and in vitro studies - (2012)
  • 著者名/発表者名: Suda T, Takahashi F, Takahashi N
  • 雑誌名: Arch Biochem Biophys 巻: 523 ページ: 22-29
  • DOI: 10.1016/j.abb.2011.11.011
• [雑誌論文] Regulation of Osteoclast Function (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura I, Takahashi N, Jimi E, Udagawa N, Suda T
  • 雑誌名: Mod Rheumatol 巻: 22 ページ: 167-177
  • DOI: 10.1007/s10165-011-0530-8
• [学会発表] 歯周病において破骨細胞はどのように誘導されるか (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋直之
  • 学会等名: 第57回春季日本歯周病学会
  • 発表場所: 岐阜
  • 年月日: 2014-05-23
• [学会発表] チタンインプラント埋入における生体側のイベントII (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋直之
  • 学会等名: Dentistry Quo Vadis?
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-12-08
• [学会発表] 骨芽細胞と破骨細胞、そして力の関係 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋直之
  • 学会等名: Dentistry、Quo Vadis?
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-12-07
• [学会発表] 破骨細胞の分化と機能を調節するRANKL-RANKシグナル (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋直之
  • 学会等名: 城北骨代謝フォーラム東京
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-10-29
• [学会発表] インプラントはOsseointegrationをどのように獲得するか (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋直之
  • 学会等名: 松本歯科大学インプラントカンファレンス
  • 発表場所: 塩尻
  • 年月日: 2013-06-10
• [学会発表] Mechanism of anti-bone resorptive action of eldecalcitol (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoyuki Takahashi
  • 学会等名: Advisory meeting of active vitamin D
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2013-05-28
• [学会発表] TRAP marks as vestiges of polarized osteoclasts (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoyuki Takahashi
  • 学会等名: 6^<th> International symposium on the biology of tartrate resistant acid phosphatase
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2013-05-27
• [学会発表] 破骨細胞の分化と機能の調節機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋直之
  • 学会等名: 第86回日本整形外科学会学術総会
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2013-05-23
• [学会発表] 骨吸収を調節するWntシグナル (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋直之
  • 学会等名: 第4回彩の国骨フォーラム
  • 発表場所: 埼玉
  • 年月日: 2013-02-08
• [学会発表] 破骨細胞前駆細胞を制御する骨芽細胞の新しい役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋直之
  • 学会等名: 第15回骨とリウマチ研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-01-31
• [学会発表] 破骨細胞の分化を調節する骨芽細胞の新しい役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋直之
  • 学会等名: 創価大学セミナー
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-11-16
• [学会発表] 破骨細胞はどのように骨を認識し極性化するか (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋直之
  • 学会等名: 日本歯科理工学会・中部支部夏季セミナー
  • 発表場所: 妙高高原
  • 年月日: 2012-08-23
• [学会発表] Mechanism of inhibitory action of eldecalcitol, an active vitamin D analog, on bone resorption in vivo (2012)
  • 著者名/発表者名: Naoyuki Takahashi
  • 学会等名: 5^<th> Workshop on Vitamin D
  • 発表場所: Huston
  • 年月日: 2012-06-22
• [図書] "破骨細胞はどのようにして骨組織にのみ形成されるのか"骨代謝実験医学臨時増刊号(田中栄編) (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋直之(分担執筆)
  • 総ページ数: 57-63
  • 出版者: 羊土社
• [図書] "カルシトニンと骨・ミネラル代謝"副甲状腺・骨代謝疾患診療マニュアル(竹内靖博編) (2013)
  • 著者名/発表者名: 小出雅則,高橋直之(分担執筆)
  • 総ページ数: 16-7
  • 出版者: 診断と治療社
• [図書] "ビスホスホネートの作用機構"ファーマナビゲータービスホスホネート編2(松本俊夫、萩野浩編) (2013)
  • 著者名/発表者名: 小出雅則,高橋直之(分担執筆)
  • 総ページ数: 30-38
  • 出版者: メディカルレビュー社
• [図書] "ビタミンDのカルシウム代謝調節機構"ファーマナビゲーター活性型ビタミンD_3製剤編(太田博明、松本俊夫編) (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋直之(分担執筆)
  • 総ページ数: 40-46
  • 出版者: メディカルレビュー社
• [備考]
  • URL: http://www.mdu.ac.jp/graduate/index.html