Kuroda, Yukiko

写真a

Affiliation

School of Medicine, Collaborative Research Resources (Laboratory of Cell and Tissue Biology) (Shinanomachi)

Position

Senior Assistant Professor (Non-tenured)/Assistant Professor (Non-tenured)

External Links
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Career 【 Display / hide 】

  • 2007.04
    -
    2008.03

    独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合センター 発生神経生物研究チーム, 研究員

  • 2007.04
    -
    2008.03

    独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合センター　発生神経生物研究チーム, 研究員

  • 2008.04
    -
    2011.03

    独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合センター 発生神経生物研究チーム, 基礎科学特別研究員

  • 2008.04
    -
    2011.03

    独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合センター　発生神経生物研究チーム, 基礎科学特別研究員

  • 2011.04
    -
    2014.03

    Keio University, School of Medicine Collaborative Research Resources (Laboratory of Cell and Tissue Biology), 特任助教

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Academic Background 【 Display / hide 】

  • 1996.04
    -
    2000.03

    Tohoku University, 農学部, 応用生物化学科

  • 1996.04
    -
    2000.03

    Tohoku University, 農学部, 応用生物化学科

    University, Graduated

  • 2000.04
    -
    2002.03

    Tohoku University, 農学部, 農学研究科応用生命科学専攻

  • 2000.04
    -
    2002.03

    Tohoku University, 農学部, 農学研究科応用生命科学専攻

    Graduate School, Completed, Master's course

  • 2003.04
    -
    2007.03

    The University of Tokyo, 医学部, 医学系研究科脳神経医学専攻

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Research Areas 【 Display / hide 】

  • Life Science / Morphology and anatomical structure

  • Life Science / Anatomy

  • Life Science / Physiology

  • Life Science / Clinical pharmacy

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Research Keywords 【 Display / hide 】

  • Morphology

  • bone

  • Mineralization

  • cellular interaction

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Books 【 Display / hide 】

  • マイクロCT像とLight sheet蛍光顕微鏡像の融合による骨形成性毛細血管の3D可視化

    Yukiko Kuroda, 2016.08

  • 破骨細胞と骨芽細胞の相互作用：破骨細胞による骨芽細胞の活性化メカニズム

    Kuroda Yukiko, 2016.07

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Papers 【 Display / hide 】

  • Developing long bones respond to surrounding tissues by trans-pairing of periosteal osteoclasts and endocortical osteoblasts.

    Yukiko Kuroda, Masaki Yoda, Katsuhiro Kawaai, Motoharu Tatenuma, Toshihide Mizoguchi, Shinichirou Ito, Masataka Kasahara, Yanlin Wu, Hidekazu Takano, Atsushi Momose, Koichi Matsuo

    Development (Cambridge, England) 151 ( 17 )  2024.09

    Lead author, Accepted,  ISSN  09501991

    　View Summary

    Developing long bones alter their shape while maintaining uniform cortical thickness via coordinated activity of bone-forming osteoblasts and bone-resorbing osteoclasts at periosteal and endosteal surfaces, a process we designate trans-pairing. Two types of trans-pairing shift cortical bone in opposite orientations: peri-forming trans-pairing (peri-t-p) increases bone marrow space and endo-forming trans-pairing (endo-t-p) decreases it, via paired activity of bone resorption and formation across the cortex. Here, we focused on endo-t-p in growing bones. Analysis of endo-t-p activity in the cortex of mouse fibulae revealed osteoclasts under the periosteum compressed by muscles and expression of RANKL in periosteal cells of the cambium layer. Furthermore, mature osteoblasts were localized on the endosteum, while preosteoblasts were at the periosteum and within cortical canals. X-ray tomographic microscopy revealed the presence of cortical canals more closely associated with endo- than with peri-t-p. Sciatic nerve transection followed by muscle atrophy and unloading induced circumferential endo-t-p with concomitant spread of cortical canals. Such canals likely supply the endosteum with preosteoblasts from the periosteum under endo-t-p, allowing bone shape to change in response to mechanical stress or nerve injury.

  • Calcified Cartilage-Guided Identification of Osteogenic Molecules and Geometries

    Katsuhiro Kawaai, Yukiko Kuroda, Koichi Matsuo

    ACS Biomaterials Science & Engineering (ACS Biomaterials Science and Engineering)  10 ( 5 ) 2983 - 2994 2024.05

    Accepted

    　View Summary

    Calcified cartilage digested by chondroclasts provides an excellent scaffold to initiate bone formation. We analyzed bioactive proteins and microarchitecture of calcified cartilage either separately or in combination and evaluated biomimetic osteogenic culture conditions of surface-coated micropatterning. To do so, we prepared a crude extract from porcine femoral growth plates, which enhanced in vitro mineralization when coated on flat-bottom culture dishes, and identified four candidate proteins by fractionation and mass spectrometry. Murine homologues of two candidates, desmoglein 4 (DSG4) and peroxiredoxin 6 (PRDX6), significantly promoted osteogenic activity based on in vitro mineralization and osteoblast differentiation. Moreover, we observed DSG4 and PRDX6 protein expression in mouse femur. In addition, we designed circular, triangular, and honeycomb micropatterns with 30 or 50 μm units, either isolated or connected, to mimic hypertrophic chondrocyte-sized compartments. Isolated, larger honeycomb patterns particularly enhanced osteogenesis in vitro. Mineralization on micropatterns was positively correlated with the reduction of osteoblast migration distance in live cell imaging. Finally, we evaluated possible combinatorial effects of coat proteins and micropatterns and observed an additive effect of DSG4 or PRDX6 coating with micropatterns. These data suggest that combining a bioactive surface coating with osteogenic micropatterns may recapitulate initiation of bone formation during endochondral ossification.

  • Chordoma cells possess bone-dissolving activity at the bone invasion front

    Katsuhiro Kawaai, Yumiko Oishi, Yukiko Kuroda, Ryota Tamura, Masahiro Toda, Koichi Matsuo

    Cellular Oncology (Cellular Oncology)  47 ( 5 ) 1663 - 1677 2024

    ISSN  22113428

    　View Summary

    Purpose: Chordomas are malignant tumors that destroy bones, compress surrounding nerve tissues and exhibit phenotypes that recapitulate notochordal differentiation in the axial skeleton. Chordomas recur frequently, as they resist radio-chemotherapy and are difficult to completely resect, leading to repeated bone destruction and local expansion via unknown mechanisms. Here, using chordoma specimens and JHC7 chordoma cells, we asked whether chordoma cells possess bone-dissolving activity. Methods: CT imaging and histological analysis were performed to evaluate the structure and mineral density of chordoma-invaded bone and osteolytic marker expression. JHC7 cells were subjected to immunocytochemistry, imaging of cell fusion, calcium dynamics and acidic vacuoles, and bone lysis assays. Results: In patients, we found that the skull base invaded by chordoma was highly porous, showed low mineral density and contained brachyury-positive chordoma cells and conventional osteoclasts both expressing the osteolytic markers tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) and collagenases. JHC7 cells expressed TRAP and cathepsin K, became multinucleated via cell-cell fusion, showed spontaneous calcium oscillation, and were partly responsive to the osteoclastogenic cytokine RANKL. JHC7 cells exhibited large acidic vacuoles, and nonregulatory bone degradation without forming actin rings. Finally, bone-derived factors, calcium ions, TGF-β1, and IGF-1 enhanced JHC7 cell proliferation. Conclusion: In chordoma, we propose that in addition to conventional bone resorption by osteoclasts, chordoma cells possess bone-dissolving activity at the tumor-bone boundary. Furthermore, bone destruction and tumor expansion may occur in a positive feedback loop.

  • Quantitative Threshold Determination of Auditory Brainstem Responses in Mouse Models

    Kenji Tanaka, Shuma Ohara, Tadaaki Matsuzaka, Aira Matsugaki, Takuya Ishimoto, Ryosuke Ozasa, Yukiko Kuroda, Koichi Matsuo, Takayoshi Nakano

    International Journal of Molecular Sciences (International Journal of Molecular Sciences)  24 ( 14 )  2023.07

    Accepted,  ISSN  16616596

    　View Summary

    The auditory brainstem response (ABR) is a scalp recording of potentials produced by sound stimulation, and is commonly used as an indicator of auditory function. However, the ABR threshold, which is the lowest audible sound pressure, cannot be objectively determined since it is determined visually using a measurer, and this has been a problem for several decades. Although various algorithms have been developed to objectively determine ABR thresholds, they remain lacking in terms of accuracy, efficiency, and convenience. Accordingly, we proposed an improved algorithm based on the mutual covariance at adjacent sound pressure levels. An ideal ABR waveform with clearly defined waves I–V was created; moreover, using this waveform as a standard template, the experimentally obtained ABR waveform was inspected for disturbances based on mutual covariance. The ABR testing was repeated if the value was below the established cross-covariance reference value. Our proposed method allowed more efficient objective determination of ABR thresholds and a smaller burden on experimental animals.

  • The Fractalkine‐CX3CR1 Axis Regulates Non‐inflammatory Osteoclastogenesis by Enhancing Precursor Cell Survival

    Yoshikazu Kuboi, Yukiko Kuroda, Masayoshi Ohkuro, Sotaro Motoi, Yoshiya Tomimori, Hisataka Yasuda, Nobuyuki Yasuda, Toshio Imai, Koichi Matsuo

    JBMR Plus (JBMR Plus)  6 ( 10 ) e10680 2022.10

    　View Summary

    The chemokine fractalkine (FKN) is produced by various cell types, including osteoblasts and endothelial cells in bone tissue, and signals through a sole receptor, CX3CR1, which is expressed on monocytes/macrophages, including osteoclast precursors (OCPs). However, the direct effects of FKN signaling on osteoclast lineage cells under homeostatic noninflammatory conditions remain unclear. Here, we report that FKN regulates mouse OCP survival and primes OCPs for subsequent osteoclast differentiation. Wild-type but not CX3CR1-deficient OCPs grown on immobilized FKN showed enhanced osteoclast formation following receptor activator of NF-κB ligand (RANKL) stimulation, with increased expression of osteoclast differentiation markers. Interestingly, the growth of OCPs on immobilized FKN increased the expression of Cx3cr1 and Tnfrsf11a (Rank) transcripts, but following RANKL stimulation, OCPs rapidly downregulated Cx3cr1 expression. Consistently, anti-FKN monoclonal antibody (mAb) treatment attenuated RANKL-induced osteoclast formation on immobilized FKN before, but not during, RANKL stimulation. CX3CR1 and RANK proteins were highly expressed on bone marrow-derived CD11bhigh CD115+ OCPs. Growth on immobilized FKN prior to RANKL stimulation also increased CD11bhigh CD115+ OCP number and their survival and differentiation potential. In a RANKL-based mouse model of bone loss, anti-FKN mAb pretreatment significantly inhibited RANKL-dependent bone loss. Thus, blocking the FKN-CX3CR1 axis could represent a therapeutic option in noninflammatory bone loss diseases. © 2022 The Authors. JBMR Plus published by Wiley Periodicals LLC on behalf of American Society for Bone and Mineral Research.

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Papers, etc., Registered in KOARA 【 Display / hide 】

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Reviews, Commentaries, etc. 【 Display / hide 】

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Presentations 【 Display / hide 】

  • Nano-CT analysis of left-right (a)symmetry of intracortical canals

    Kanta Kumaki, Shinobu Noji, Yukiko Kuroda, Katsuhiro Kawaai, Koichi Matsuo

    The 42nd Annual meeting of the japanese society for bone and mineral research, 

    2024.06
    -
    2024.07
    , 

    Poster presentation

  • Regulation of the degree or sites of mineralization by auditory osteoblasts and trans-pairing

    Yukiko Kuroda

    The 42nd Annual meeting of the japanese society for bone and mineral research, 

    2024.06
    -
    2024.07
    , 

    Symposium, workshop panel (nominated)

  • Trans-pairing of osteoclasts and osteoblasts facing each other across cortical bone shapes developing bone while maintaining cortical thickness

    Yukiko Kuroda, Katsuhiro Kawaai, Toshihide Mizoguchi Koichi Matsuo

    The 42nd Annual meeting of the japanese society for bone and mineral research, 

    2024.06
    -
    2024.07
    , 

    Oral presentation (general)

  • 第 41 回日本骨代謝学会学術集会 会期 2023 年 7 月 27 日（木）～29 日（土） 会場 都市センターホテル（東京） 演題名（和文）全角 200 文字以内 皮質骨を挟んで向かい合った骨芽細胞と破骨細胞の「トランスペアリング」により長 管骨は周囲の臓器形態 に適合する “Trans-pairing” of osteoclasts and osteoblasts facing each other across cortical bone shapes developing long bone to conform to the surrounding tissue morphology

    Yukiko Kuroda, Katsuhiro Kawaai, Masaki YODA, Motoharu Tatenuma, Atsushi Momose, Koichi Matsuo

    第 41 回日本骨代謝学会学術集会, 

    2023.07
    , 

    Oral presentation (general)

  • Development of the biomimetic osteogenic surface based on the characteristic of calcified cartilage.

    Katsuhiro Kawaai, Yukiko Kuroda, Koichi Matsuo

    第 41 回日本骨代謝学会学術集会, 

    2023.07
    , 

    Oral presentation (general)

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Research Projects of Competitive Funds, etc. 【 Display / hide 】

  • 左右対称性の骨格が形成される細胞機構の理解に向けて

    2024.04
    -
    2025.03

    Grants-in-Aid for Scientific Research, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), No Setting

    　View Summary

    動物の骨格の左右対称性は、歩行や走行、遊泳、飛行の基盤となる。「骨格パターン形成の段階」では、骨芽細胞の細胞キラリティ（互いに鏡像の左手型や右手型細胞のこと）と左右対称性形態形成の関係を解明する。次に「骨の変容成長の段階」では、皮質骨が周囲の臓器の変化に応じて吸収され、対面の皮質骨が形成される「内形成性トランスペアリング」が起きるメカニズムを解明し、鏡像的な骨周囲環境で骨格が左右対称になることを示す。

  • Inner ear pharmacokinetics and development of drug delivery systems targeting the inner ear barrier mechanism

    2023.04
    -
    2026.03

    Grants-in-Aid for Scientific Research, 神崎 晶, 黒田 有希子, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), No Setting

    　View Summary

    内耳性難聴の治療薬開発において、薬物の内耳に到達量、「薬物が内耳窓膜や血液迷路関門といったバリアを十分通過しているか」は重要な課題である。内耳への薬物投与経路には内耳膜を経由した局所投与、血液迷路関門（血管条）を経由した全身投与、と前述の２つの併用投与がある。我々は、同時併用投与では各単一経路の投与の総和以上に薬物が内耳に到達する“相乗効果”がみられることを示したが、そのメカニズムは不明である。
    具体的には以下３点を解明する。
    ①全身投与と局所投与の併用による相乗効果の検証
    ②内耳障害における内耳窓膜・内耳血管条の変化と薬物動態の解析
    ③内耳バリア機構をターゲットとしたドラッグデリバリーシステムの構築

  • 感覚器における骨組織の役割~聴覚器に特化した骨形態・骨代謝制御機構の解明

    2022.04
    -
    2025.03

    MEXT,JSPS, Grant-in-Aid for Scientific Research, 黒田 有希子, 基盤研究(C), Principal investigator

    　View Summary

    本研究では、聴覚に関連する骨の解析を通して「感覚器としての骨」という新たな骨機能の理解を目指す。また、感覚器に着目することで未知の骨形態・骨代謝制御機構の発見と解明を目指す。実際、申請者は中耳に存在する耳小骨が独自の骨代謝制御をとることで伝音機能に有利な骨基質を有していることを報告した。このことから、感覚器を構成する骨を研究対象とすることで新たな骨形態・骨代謝制御機構の発見につながる可能性は十分あると考えられる。
    これまでの骨研究分野では、骨が如何にして身体を支え、動かすかという骨の運動器としての機能や代謝を中心に解析が行われてきた。その一方で、申請者は中耳に存在する耳小骨の研究を通し、聴覚に関連する骨が独自の形態形成や代謝制御をとることで感覚器の機能を最大限に引き出していることに気付いた。そこで本研究では、聴覚に関連する骨と一般的な長管骨を比較解析し、「感覚器に関連する骨がその機能に特化した形態や性質を獲得している」という仮説を証明することを目指す。
    一般的な長管骨と同様に、聴覚関連骨も軟骨原基が石灰化骨に置き換わる内軟骨性骨化により骨形成が進行する。しかし、聴覚関連骨と長管骨では骨を形成する骨芽細胞のサブタイプが異なり、その結果、骨密度や骨基質成分の異なる骨であることが判明した。
    初年度は、聴覚関連骨を形成している「聴覚骨芽細胞」と一般的な骨芽細胞の具体的な差異を明らかにするために、聴覚関連骨および大腿骨から同一の骨芽細胞マーカーを指標として骨芽細胞を分取し、各骨芽細胞のRNAシークエンスを行い、遺伝子発現パターンを比較解析することに取り組んだ。骨芽細胞の純度を高めるために、骨芽細胞が蛍光たんぱく質でラベルされたトランスジェニックマウスを用いたが、マウス耳小骨はわずか数ミリ程度の小さな骨であるために、その小さな骨から骨芽細胞の採集方法を確立するまでに時間がかかった。また、聴覚に特化した「振動を伝える」という機能が聴覚関連骨の形成や維持、および骨密度に及ぼす影響を調べるために、マイクロCTよりも解像度の高いナノCTを用いて立体構造や骨密度を正確に観察する方法を確立した。
    申請者はマウス聴覚関連骨の中で、聴覚骨芽細胞のみによって骨が形成されているのは耳小骨（中耳）と骨迷路（内耳）であり、一部の聴覚関連骨には一般的な骨芽細胞も混在していることを発見した。そのため、聴覚骨芽細胞を単離するサンプルには耳小骨と骨迷路のみを用いた。また、骨芽細胞マーカーのうち、オステオカルシンは聴覚骨芽細胞でも一般的な骨芽細胞でも発現していることを確認した。そこで、純度の高い骨芽細胞を採集するために、オステオカルシンプロモーターの下流で緑色蛍光タンパク質(topaz)を発現するトランスジェニックマウス（BGLAP-tpz）を使用し、蛍光強度を指標に、骨芽細胞を分離することを計画した。聴覚骨芽細胞を集めるためには耳小骨と骨迷路を、一般的な骨芽細胞を集めるためには長管骨である大腿骨と脛骨をコラゲナーゼで処理し、topazの蛍光強度を指標としてセルソーティングを行った。その結果、いずれのサンプルにおいてもtopaz強陽性と弱陽性の２種類の細胞群があった。長管骨の骨芽細胞を用いたRNAシークエンスの結果から、topaz強陽性が骨形成能をもつ骨芽細胞であることが分かった。以上の結果から、長管骨由来、および耳小骨と骨迷路由来の骨芽細胞の遺伝子発現パターンを比較する際には、topaz強陽性の細胞を用いることとした。耳小骨と骨迷路から回収できた骨芽細胞数は大腿骨に比べて極めて少なかったため、RNAシークエンスに必要なRNA量を回収するまでに時間がかかったが、本年度内に聴覚骨芽細胞由来のRNAも解析することができた。
    また、耳小骨など小さな骨はマイクロＣＴの解像度では、正確な骨密度計測ができなかったが、ナノＣＴを用いて撮影条件や検量線の設定、CT再構築時の条件設定などを検討することで、正確な骨密度の定量が可能となった。
    RNAシークエンスの結果を用いて、聴覚骨芽細胞と一般的な骨芽細胞における発現遺伝子の比較解析を行う。聴覚骨芽細胞が形成する骨は一般的な骨芽細胞が形成する骨と何が違うのか、を明らかにするために1）聴覚骨芽細胞に特異的に発現している遺伝子の探索、2）石灰化度や細胞外マトリクス、細胞接着に着目したパスウェイ解析、を行う。遺伝子発現解析の結果、聴覚骨芽細胞に特異的な発現が見られた遺伝子や高骨密度制御の遺伝子に関しては、切片による免疫染色でタンパク質の発現パターンを確認する。RNAシークエンスは再現実験を行う必要があるため、BGLAP-tpzマウスの繁殖と飼育は継続する。
    聴覚関連骨は形態そのものが「振動を伝える」という機能に特化していると考えられる。その形態の制御機構を理解するためには、切片などの平面で組織学的解析を行うだけでは不十分であり、骨形成に関わる細胞群や血管、神経などを三次元的に捉える必要がある。そのため、ホールマウント免疫染色や透明化を行い、骨形態形成の制御に関わる細胞群の三次元解析を行うことを目指す。また、聴覚異常と骨との関係を明らかにするために、難聴モデルマウスの解析も計画している。これらの解析のために、中耳・内耳の骨密度や骨形態に関する情報を取得するナノＣＴ撮影後に同じサンプルをホールマウント解析するプロトコールの確立を目指す。

  • Understanding the cellular basis of left-right symmetry in the skeleton

    2021.04
    -
    2025.03

    Grants-in-Aid for Scientific Research, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), No Setting

    　View Summary

    骨格の形状は高度な左右対称形を示す。しかし、骨が左右対称性に形作られる形態形成の細胞機構は何かという学術的問いには答がない。本研究では、左右対称性の骨格形成のメカニズムを解明する。すなわち、①左右で鏡像の、軟骨細胞や骨芽細胞が存在するという細胞キラリティ仮説と、②皮質骨を挟んだ破骨細胞と骨芽細胞の対合メカニズム（トランスカップリング）が存在して骨周囲の臓器組織に応じて骨も左右対称性に変容し成長するというトランスカップリング仮説を検証する。
    筋骨格系は、高度に左右対称である。「骨が左右対称性に形作られる形態形成の細胞機構」を解明するために、二つの現象に着目して研究を進めた。一つ目は、胎児期に左右対称性の軟骨原基を骨に置換したり、膜性骨化で直接骨化していく「骨格形成の段階」であり、二つ目は生後に骨化した骨が筋肉などの骨周囲の臓器・組織の成長と同調して一体となって成長しながらその形を改変していく「骨の変容成長の段階」である。すなわち、左右対称性の骨格パターン形成を説明する「細胞キラリティ仮説」と、パターン形成後の骨の左右対称性の変容成長を説明する「トランスペアリング仮説」の検証を目的とした。
    【細胞キラリティ仮説】“骨芽細胞には、鏡像の左手型細胞と右手型細胞が存在して、左右対称の骨格を形成する”という「細胞キラリティ仮説」に基づき、培養系で細胞キラリティを計測した。生体内において、正中面を境に細胞レベルで鏡像であれば、左右対称な骨格系の形態形成を容易に説明できる。これまでマウスの初代骨芽細胞を用いて得られたデータからは、骨芽細胞はホモキラル的であり、細胞より大きなスケールで左右対称構造の構築が行われていることが示唆された。
    【トランスペアリング仮説】“皮質骨を挟んだ破骨細胞と骨芽細胞の対合メカニズム（トランスペアリング）が存在して、成長過程で左右対称性の周囲組織の形態に応答し、骨が左右対称性に変容しながら成長する”という「トランスペアリング仮説」に基づき、どのように破骨細胞と骨芽細胞が皮質骨の裏表という遠隔でありながらコミュニケーションができているのかというメカニズムを解析した。皮質骨を貫通する管腔構造が、内向きのトランスペアリングで皮質骨内外のコミュニケーションを担っていることを示すデータが得られた。
    【細胞キラリティ仮説】これまでのマウス頭蓋骨由来の初代骨芽細胞を用いた解析によると、左右どちらの頭蓋骨から調製した骨芽細胞も、同じ型の細胞キラリティ、つまりホモキラリティを示していた。そこで、骨芽細胞の偏った細胞キラリティが、頭蓋骨や長管骨の微細形態に反映しているという作業仮説を検証するために、6週齢を中心に、マウス前頭骨を高解像度Ｘ線ＣＴで経時的に解析した。生後の前頭骨の大部分は皮質骨が１層であり、左右の前頭骨それぞれで、周辺部分から中心に向けて放射状の骨梁が徐々に形成されて２層構造になっていくことが観察された。この放射状骨梁は概ね左右対称であるものの、その対称性は不完全であり、骨芽細胞の偏ったキラリティを反映している可能性が見いだされた。レーザー共焦点顕微鏡を用いた骨芽細胞や破骨細胞、血管のイメージングにより、放射状骨梁の周囲に特徴的な骨芽細胞や破骨細胞の配置が観察された。また別に、成長過程のマウスについて右腓骨の高解像度Ｘ線ＣＴイメージング像を得た。骨小腔を楕円体近似して、各骨小腔の長軸方向と、骨表面骨髄の長軸方向との関係を定量的に評価したところ、皮質骨の特異部分を除き、骨髄側から見て同一方向に傾いている骨小腔が、逆方向に傾いているものよりも有意に多かった。つまり、腓骨の皮質骨にある骨小腔の集団は螺旋様に配置していた。螺旋様構造はキラリティをもつので、左右の長管骨が鏡像か、ホモキラルであるかを判定できる。頭蓋骨と長管骨での形態学的解析基盤を確立できたので、細胞キラリティの偏りと骨形態との関係が明らかにできる見通しが立った。
    【トランスペアリング仮説】坐骨神経切除術後のマウス長管骨を用いたＸ線顕微鏡による解析などにより、皮質骨を貫通する管腔構造が、内向きのトランスペアリングで皮質骨内外のコミュニケーションを担っているというデータが得られたので、論文化の見通しが立った。
    2023年度は、下記の二つの仮説の検証について論文化に必要十分なデータの収集を目指す。
    【細胞キラリティ仮説】新生仔マウスの頭蓋冠や、離乳後の大腿骨・脛骨、耳小骨や蝸牛から初代骨芽細胞を単離する。次に、細胞培養レベルで右手型や左手型というキラリティを検出する手法（Wan et al, 2011, PNAS; Tee et al, 2003, Nat Commun）をさらに改良し、フィブロネクチンを縦600ｘ横300ミクロンの長方形状にガラス面に塗布する。その上で骨芽細胞を培養し、フィブロネクチンでコートされた長方形部分に骨芽細胞が接着して整列するのを待ち、明視野で撮像し、細胞集団として右方向に傾いて配列するもの（右手型と呼ぶ）と左方向に傾くものを定量的に解析する。さらにアクチン線維を蛍光染色して方向を定量する。生体内においても、細胞キラリティを反映する構造の検出を目指す。
    【トランスペアリング仮説】マウス腓骨の皮質骨において、骨外膜の骨芽細胞と骨内膜の破骨細胞が皮質骨を挟んで対になっている「外向きのトランスペアリング」と、骨外膜の破骨細胞と骨内膜の骨芽細胞が対になっている「内向きのトランスペアリング」とを区別し、骨の外からの圧迫に応答して骨を変形させる内向きのトランスペアリングのメカニズムを解析する。具体的には、高解像度ナノCT（nano3DX, リガク）やライトシート顕微鏡（Zeiss LSM980）、共焦点顕微鏡（Evident FV3000, Nikon C2）などを用いて、皮質骨を高解像度に撮像し、皮質骨を貫通する血管腔の可視化や、その直径や密度などの定量を行う。坐骨神経切除術を行うと、内向きトランスペアリングが腓骨の骨幹部の全周に広がる。その状態で皮質骨貫通血管も全周性に広がるかどうかを検討する。

  • Analysis of hypermineralizing osteoblasts, a new osteoblast subtype, that produce high BMD bone

    2019.04
    -
    2022.03

    Keio University, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C), KURODA Yukiko, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), No Setting

    　View Summary

    Auditory ossicles in the middle ear, bony labyrinth of the inner ear, distal humerus, and distal tibia are highly mineralized in the adult mouse skeleton. In these hypermineralized bone, we found that a new osteoblast subtype that is negative for a conventional osteoblast-marker, Col1a1 2.3kb-promoter. Since osteoblasts in a hearing-related bone, but neither in a distal humerus nor distal tibia, produce type II collagen as a bone matrix, we propose that these type II collagen-positive osteoblasts be designated “auditory osteoblasts”. Bone formed by auditory osteoblasts exhibits not only greater mineral density but a higher degree of apatite orientation than that found in conventional osteoblasts. These data collectively suggest that auditory osteoblasts may optimize the bone material properties for sound transmission.

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Awards 【 Display / hide 】

  • L'ORÉAL-UNESCO For Women in Science Japan Fellowships

    2007.07

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Courses Taught 【 Display / hide 】

  • MEDICAL PROFESSIONALISM 3

    2023

  • MEDICAL PROFESSIONALISM 3

    2022

  • MEDICAL PROFESSIONALISM 3

    2021

  • MEDICAL PROFESSIONALISM 3

    2020

  • MEDICAL PROFESSIONALISM 3

    2019

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Courses Previously Taught 【 Display / hide 】

  • MEDICAL PROFESSIONALISM 3

    Keio University

    2023.04
    -
    2024.03

  • MEDICAL PROFESSIONALISM 3

    Keio University

    2022.04
    -
    2023.03

  • MEDICAL PROFESSIONALISM 3

    Keio University

    2021.04
    -
    2022.03

  • MEDICAL PROFESSIONALISM 3

    Keio University

    2020.04
    -
    2021.03

  • MEDICAL PROFESSIONALISM 3

    Keio University

    2019.04
    -
    2020.03

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Memberships in Academic Societies 【 Display / hide 】

  • Japanease Society for Bone Morphometry, 

    2022.01
    -
    Present

  • American Society for Bone and Mineral Research

    　

  • 日本骨代謝学会

    　
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Committee Experiences 【 Display / hide 】

  • 2022.04
    -
    Present

    Young Investigator Committee, The Japanese Society for Bone and Mineral Research

  • 2020.04
    -
    Present

    科学技術専門家ネットワーク 専門調査員, 文部科学省 科学技術・学術政策研究所（NISTEP）科学技術予測・政策基盤調査研究センター

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