2022 Fiscal Year Annual Research Report
Novel therapeutic strategies for bone metastasis; Targeting the microstructural alteration in metastasized bone
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20H00308
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
松垣 あいら 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (10592529)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中野 貴由 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (30243182)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | がん転移 / 骨配向性 / 細胞間相互作用 / 細胞配列 / アパタイト結晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ここまでの進捗で、in vivo、ex vivoおよびin vitroの異なるアプローチからがん転移モデルを作製し、それらモデルを用いることでがん種に応じた骨配向性変化とその要因となる細胞間作用について明らかにした。本年度は、これらがん転移モデルを駆使しつつ、新たに抗がん剤や破骨細胞活性抑制剤、骨粗鬆症薬など薬剤による骨配向化への影響を解明、さらには細胞動態の数理モデル化により異方性材料と細胞との相互作用の定量理解に取り組んだ。これら方法論を用いることで、材料工学的・生物学的手法を両輪としつつ、遺伝子・分子、細胞、組織の各階層レベルから、がん形成を起点とした骨機能化破綻の本質に迫った。具体的には以下の方法に従って研究遂行した。
(i) in vivoおよびex vivo, in vitro各転移モデルにおいて抗がん剤、骨粗鬆症薬の投与による骨配向化への影響を組織・細胞レベルにて明らかにした。造骨性・溶骨性転移による細胞活性化に応じて細胞遊走や増殖・分化への作用が明らかになった。
(ii) Actin-GFP遺伝子やCell Trackerを活用した細胞イメージングにより、培養骨組織と転移がん細胞との単一細胞レベルでの相互作用を可視化、さらには分子授受による配向変化を捉えることに成功した。
(iii) 昨年度までに見出された、がん種に応じた骨芽細胞との相互作用について、タイムラプス解析による細胞動態と配向性との関連を細胞数理モデル化により理解する。具体的には異方性基板上でのがん細胞遊走の方向性、さらには骨芽細胞との直接的相互作用による配向性変化を時間・空間的変位として定量解析を実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
昨年度までに樹立に成功したがん転移模倣モデルを駆使し、がん種に応じた特徴的な配向化機構が明らかになった。さらに材料との相互作用を活用した細胞遊走の数理モデル解析により、単一細胞レベルでがん転移と骨微細構造の関係性が明確となってきた。これは、当初の想定を大きく上回る成果であり、計画以上に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに、配向性変化とその要因となる細胞間作用の可能性について明らかにした。加えて抗がん剤や破骨細胞活性抑制剤による骨配向化への影響を解明してきた。最終年度である本年度は、これまでに確立した転移骨モデルと数理化により分子レベルからがん骨配向化破綻のメカニズム解明に取り組む。これら方法論を用いることで、材料工学的・生物学的手法を両輪としつつ、遺伝子・分子、細胞、組織の各階層レベルから、がん形成を起点とした骨機能化破綻の本質に迫る。具体的には、造骨性・溶骨性転移による細胞遊走や増殖・分化への作用の遺伝子解析を実施する。同定した制御因子について細胞異方性への影響を解析し、さらにはin vivoでの分子局在に注目した機序解明に取り組む。
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