Research press release

変形性関節症を原子間力顕微鏡で調べる

Nature Nanotechnology

Tapping in on osteoarthritis

Nature Nanotechnology(電子版)の論文によると、原子間力顕微鏡は、既存の診断法よりはるかに早い時期に変形性関節症の兆候を検出できるとのことである。M Stolzらによるその研究は、病院向けの低侵襲関節鏡の開発につながりうるため、より早期の治療を可能にするかもしれない。

変形性関節症は、高齢者に多くみられる消耗性の変性関節疾患であり、分子スケールで始まり、より高次の軟骨構造へと徐々に広がる。クッションとなる軟骨が擦り減ったり、関節を潤滑に保つ液が減ったりすることによって痛みが起こる。現時点では、この疾患の治療法は知られていない。

原子間力顕微鏡は、鋭いチップで物質の表面を叩いてチップの変位の変化を記録できるが、チップの変位が物質の剛性に対応する。変形性関節症のマウスと正常な高齢マウスの軟骨は時間とともに堅くなり、軟骨線維は太くなる。重要なのは、ナノサイズのチップを使うと軟骨の変化は1カ月齢と早い時期に観察されたが、通常の方法やミクロンサイズのチップでは6カ月齢まで損傷がわからなかったことである。また、この方法で、股関節や膝関節の置換手術を受けている患者から得た異なる進行度の軟骨を識別することもできた。

An atomic force microscope can detect signs of osteoarthritis long before existing diagnostic methods, according to a paper online this week in Nature Nanotechnology. The research, by Martin Stolz and colleagues, could lead to development of a minimally invasive arthroscopic tool for clinics, so that earlier treatments can be implemented.

Osteoarthritis, a debilitating degenerative joint disease prevalent among older people, starts at the molecular scale and progressively spreads to the higher architecture of the cartilage. Pain is caused by wearing down of the cartilage that cushions joints, and a decrease in the fluid that would usually keep them lubricated. At present, there are no known cures for the disease.

The atomic force microscope works by tapping the surface of a material with a sharp tip and recording the changes in the tip displacement ? which corresponds to stiffness. The cartilage in osteoarthritic mice and normal aging-mice is stiffer and has thicker cartilage fibres over time. Importantly, cartilage changes were seen as early as one month using nano-sized tips, whereas routine methods and micron-sized tips did not show any damage until six months. The method could also distinguish the different grades of cartilage obtained from patients undergoing hip or knee replacements.

doi: 10.1038/nnano.2008.410

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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