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研究内容

骨脆弱性は世界が直面している課題です。
患者さんにより良い医療を提供できるよう、
基礎研究・臨床研究の両面で日々、精進してまいります。

臨床応用を
見据えた
橋渡し研究

基礎研究 -薬剤の適応拡大や細胞治療の基盤構築

臨床を反映させるよう、モデルマウスを作成し、骨癒合や骨折治癒における、薬剤・加齢・疾患の影響や、手術で用いるMaterialの評価を行っています。
評価には、LiveCTやµCTなどの表現系に加え、蛋白発現・遺伝子発現・FACS・電顕など、様々な手法を用いています。また、昭和大学薬理科学研究センターを中心に多くの研究室と連携し、骨粗鬆症に対する薬効評価や新規薬剤の開発、臨床sampleを用いた病態解明を行っています。

新たな脊椎手術モデルマウス(当研究室オリジナル)：骨癒合の定量評価が可能
破骨細胞培養と骨組織標本を用いた骨形態計測
骨芽細胞培養試験における薬剤の影響評価
骨欠損部の治癒過程を解析
Flow cytometry analysis

骨折治癒過程の
評価・観察

基礎研究 - メダカモデルを用いたin vivo imaging -

メダカは身体が半透明であるため遺伝子改変により目的の細胞を標識させ、“生きた状態”で時空間的な細胞動態の観察が可能です。昭和大学歯科薬理学講座との連携により、薬剤投与による生体内での細胞動態の解析を行い、臨床現場で生じる未解決問題に対して新しい発見を探っています。

A.Osterix(骨芽細胞)でDsRed(赤)、TRAP(破骨細胞)でEGFP(緑)が発現する遺伝子改変メダカ
B-D 脊椎骨の拡大図。生後1ヶ月のメダカにおいて、骨芽細胞が脊椎骨に沿って局在し、成長とともに広がる神経棘・血管棘に一致して白骨神経が局在することが可視化できる

※メダカの写真は昭和大学歯科薬理学講座　茶谷昌宏先生より提供

尾びれの鰭条骨を骨折
E.尾びれの鰭条骨を骨折させた初日の像
F.骨折4日目に骨芽細胞(赤矢印)と破骨細胞(緑矢印)が骨折部に集積し骨折治療過程が時空間的に観察可能
Dodo Y, Chatani M et al. Bone.2020 133: 115225

臨床Dataを
用いた
Biomechanical
analysis

トランスレーショナルリサーチ - 脊椎手術成績向上に向けて -

臨床研究も積極的に行っています。
特に手術・薬剤投与における骨強度評価はQCT・有限要素解析を用いて行っており、国内有数です。
実臨床におけるdataを多く蓄積しているので、薬剤やインプラントの迅速な評価が可能です。

Implant固定力(脊椎)、Cage評価、圧迫骨折試験、スクリュー引き抜き試験の画像

Cadaverを
用いた
Biomechanical
analysis

トランスレーショナルリサーチ - オーダーメイド医療の探究 -

人工肘関節の生体力学的評価をしています。
我々は東京工業大学との連携の元、人工肘関節挿入下での肘関節運動に伴う、骨の応力を評価する方法を確立しました。今後さらに求められる、オーダーメイド医療の一助になる可能性があります。

尺骨の個体別有限要素モデルのヤング率分布
人工肘関節設置モデル断面図

3Dプリンター・
術前計画
ソフトウェアを
用いた臨床研究

最適な人工股関節設置位置の検討

複雑な骨折や骨切り術後の人工関節置換術などの高難度な症例には、 3Dプリンターや術前解析ソフトウェアを用いて、術前計画を練っています。
高齢社会において、このような難症例は増えると考えられ、今後のさらなる活用が期待されます。

3次元術前計画ソフトウェアを用いたシュミレーション画像
３Ｄプリンターを用いたImplant設置位置の検討

研究関連業績

  • Nagasaki K, et al. Kielin/chordin-like protein enhances induction of osteoblast differentiation by Bone Morphogenetic Protein-2. FEBS Open Bio. 2023.

  • Tsuchiya K, Ishikawa K, Kudo Y, et al. Analysis of the subsequent treatment of osteoporosis by transitioning from bisphosphonates to denosumab, using quantitative computed tomography: A prospective cohort study. Bone Report 2021.

  • Tani S, et al. The effect of denosumab on pedicle screw fixation: a prospective 2-year longitudinal study using finite element analysis. J Orthop Surg Res. 2021:26;16(1):219.

  • Yamakawa T et al. Novel Gene Merlot Inhibits Differentiation and Promotes Apoptosis of Osteoclasts. Bone. 2020 Jun 20;138:115494.

  • Dodo Y, Chatani M, Azetsu Y, et al. Myelination during fracture healing in vivo in myelin protein zero (p0) transgenic medaka line. Bone. 2020

  • Handa K, Kiyohara S, Yamakawa T, et al. Bone loss caused by dopaminergic degeneration and levodopa treatment in Parkinson's disease model mice. Sci Rep. 2019

  • Sekimizu M, Ogura K, Yasunaga H, et al. Development of nomograms for prognostication of patients with primary soft tissue sarcomas of the trunk and extremity: report from the Bone and Soft Tissue Tumor Registry in Japan. BMC Cancer. 2019

  • Sekimizu M, Yoshida A, Mitani S, et al. Frequent mutations of genes encoding vacuolar H +-ATPase components in granular cell tumors. Genes Chromosomes Cancer. 2019

  • Saito E, Suzuki D, Kurotaki D, et al. Down-regulation of Irf8 by Lyz2-cre/loxP accelerates osteoclast differentiation in vitro Cytotechnology. 2017

  • Okamatsu N, Sakai N, Karakawa A, et al. Biological effects of anti-RANKL antibody administration in pregnant mice and their newborns Biochem Biophys Res Commun. 2017

  • Maruyama H, Inagaki K. Mechanical strength of the Mayo Clinic Congruent Elbow Plate System for distal humerus comminuted fractures - Cadaveric and model bone model - Showa Univ J Med Sci. 2015

  • Emori H, Iwai S, Ryu K, et al. A new method for measuring osteoclast formation by electrical impedance. J Pharmacol Sci. 2015

  • Tsuzawa K, Minoura Y, Takeda S, et al. Effects of α2-adorenoceptor agonist dexmedetomidine on respiratory rhythm generation of newborn rats. Neurosci Lett. 2015

  • Matsunaga A, Takami M, Irié T, et al. Microscopic study on resorption of β-tricalcium phosphate materials by osteoclasts. Cytotechnology. 2015