研究内容

破骨細胞は重力を感知し骨吸収能を制御する 

破骨細胞が重力センサーとして働き、過重力を感じるとアクチン骨格を素早く再編成して骨を壊す能力を抑えることを示しました（Takahashi N, et al, PLoS One 21(6): e0351542. 2026）。

重力環境がメダカの骨形成に与える影響 

本研究では、メダカ仔魚を用いて、微小重力や過重力が骨形成に与える影響を調べました。その結果、過重力環境では骨芽細胞の活性化や歯・骨の石灰化変化が認められ、重力環境が発生期の骨形成を制御することが示されました。メダカは宇宙環境における骨研究の有用なモデル動物であることが示唆されました（Takahashi et al, Biological Sciences in Space, 35, 24-31, 2021）。 

国際宇宙ステーションを用いたメダカ長期飼育実験

宇宙空間では、微小重力の影響によって骨量が減少することが知られています。しかし、その詳しい仕組みは十分には分かっていませんでした。

私たちは、メダカをモデル動物として国際宇宙ステーション「きぼう」で約2か月間飼育し、微小重力が骨に与える影響を解析しました。その結果、宇宙環境では骨を壊す細胞（破骨細胞）が活性化し、骨量減少の原因の一つとなることを世界で初めて明らかにしました。

本研究は、宇宙飛行士の骨量減少の仕組みを理解するだけでなく、地上の骨粗鬆症や長期臥床による骨量減少の新たな予防・治療法の開発につながることが期待されます（Chatani et al., Sci Rep, 5, 14172, 2015）。

微小重力環境における骨の初期応答 

重力が存在する地上環境から微小重力環境に移動した際に骨の細胞にどのような変化が生じるのかを調べるために、宇宙で飼育するメダカの赤ちゃんを地上からリアルタイムで8日間観察しました（代表：東京工業大学 工藤 明教授）。地上から国際宇宙ステーション内の顕微鏡を遠隔操作するという世界初の試みとなりました（図）。実験の結果として骨の細胞の遺伝子発現が著しく上昇することを見出しています（Chatani et al., Sci Rep, 6, 39545, 2016）。

今後は宇宙実験で得られた遺伝子発現変化データを元に、メカニズム解明に向けて研究を進めていく予定です。

生きたまま破骨細胞を観察できる遺伝子改変メダカの開発 

骨は、骨を作る骨芽細胞と骨を壊す破骨細胞の働きによって常に作り替えられています。破骨細胞は不要な骨だけを選んで吸収しますが、その場所をどのように認識しているのかは、まだよく分かっていません。

私たちは、破骨細胞を生きたまま観察できる遺伝子改変メダカを開発しました。このモデルでは、破骨細胞を緑色、骨を赤色に可視化することで、生体内で破骨細胞がどのように移動し、どこに集まり、骨を吸収するのかをリアルタイムで観察できます。

現在、このモデルを用いて、骨芽細胞や血管との相互作用に着目しながら、破骨細胞が骨吸収部位を認識する仕組みの解明を進めています。

本研究は、骨リモデリングの基本的な仕組みを明らかにするとともに、骨粗鬆症などの骨疾患に対する新たな治療法の開発につながることが期待されます（Chatani et al, Dev Biol, 360(1):96-109. 2011）。