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ゴルジ装置の多様性と成熟過程:3D-SEM法による下垂体前葉形態ライブラリの構築

Research Project

Project/Area Number 16K08458
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field General anatomy (including histology/embryology)
Research InstitutionAsahikawa Medical College

Principal Investigator

甲賀 大輔  旭川医科大学, 医学部, 准教授 (30467071)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsゴルジ装置 / 下垂体前葉細胞 / SEM / 3D再構築 / 連続切片SEM法 / Array tomography / 免疫組織化学 / 下垂体 / 下垂体前葉 / 細胞微細形態 / 連続切片
Outline of Annual Research Achievements

本年度の研究では、平成29年度に引き続き、①成体ラット下垂体前葉ホルモン産生細胞におけるゴルジ装置の3D構造解析を行った:平成29年度では、走査電子顕微鏡(SEM)連続断層像観察・3D再構築法(連続切片SEM法)により下垂体前葉ホルモン産生細胞(GH,PRL,LH,TSH,ACTH細胞)のゴルジ装置の全体像を明らかにした。さらに本年度は、ゴルジ装置だけでなく、この小器官の形態形成に関係が深い中心小体の空間的局在も明らかにすることができた。
オスミウム浸軟法は、細胞内微細構造を再構築することなく直接SEM観察できるイメージング技法である。そこで、オスミウム浸軟法により各前葉細胞のゴルジ装置のシス・トランスの微細構造解析を行った。その結果、シスの微細構造は扁平な板状の膜に孔が開いた構造を呈しており、その特徴は各細胞に共通していることがわかった。一方、トランスの微細構造は、各ホルモン産生細胞によって多様で、空間的に複雑な構築を呈していた。さらに、各ホルモン産生細胞を正確に同定するため、オスミウム浸軟法と金コロイド標識法を組み合わせた新たな手法の開発も行った。今後は、この最新のイメージング技法も併用しながら、下垂体前葉ホルモン産生細胞の3D微細構造解析を進めていきたい。
さらに本年度は、②発生・成熟過程における下垂体前葉ホルモン産生細胞の形態的解析も進めた。樹脂に包埋した下垂体組織切片の連続切片を切削、SEMによる連続切片観察を行っており、順次再構築モデルを作製する予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究では、様々な走査電子顕微鏡の技術を駆使して、「ゴルジ装置の多様性と成熟過程」の解析を目的としている。そこで本年度では、昨年度に続き「成体ラット下垂体前葉ホルモン産生細胞のゴルジ装置の3D構造解析」について検討した。具体的には、オスミウム浸軟処理した下垂体組織の走査電子顕微鏡(SEM)解析により、各前葉細胞ゴルジ装置の3D微細構造を明らかにした。さらに、オスミウム浸軟法と金コロイド標識法を組み合わせた新たな手法の開発にも成功し、下垂体前葉各ホルモン産生細胞を正確に同定した上で、ゴルジ装置の構造解析が可能となった。連続切片3D再構築法による解析も進めており、ゴルジ装置の3D全体像だけに留まらず、中心小体との空間的配置関係も詳細に示すことができた。成体ラットの解析に関しては、計画以上の内容を行う事ができた。
「発生・成熟過程における下垂体前葉ホルモン産生細胞の解析」については、現在着手しているが、現状では計画よりも少し遅れが生じているため、早急に形態解析を進めていく予定である。今後は、連続切片SEM法だけに留まらず、オスミウム浸軟法による解析も行っていきたい。
以上の結果より、「発生・成熟過程における下垂体前葉ホルモン産生細胞の解析」については、少し遅れが生じているが、一方で、下垂体前葉細胞に最適なイメージング技法の開発に成功し、今後の下垂体組織における形態学的研究に大きな可能性を示すことができた。将来的には、これらの技術を用いた多角的な解析を展開していきたい。以上の事から、全体としてはおおむね順調に進展していると評価した。

Strategy for Future Research Activity

今後は引き続き、「成体ラット下垂体前葉ホルモン産生細胞のゴルジ装置の3D構造解析」、「発生・成熟過程における下垂体前葉ホルモン産生細胞の解析」について、解析を進めていく予定である。これらの結果について、論文を作成・投稿する予定である。

Report

(3 results)
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report

Research Products

(34 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article Presentation

  • [Journal Article] The integral function of the endocytic recycling compartment is regulated by RFFL-mediated ubiquitylation of Rab11 effectors.2019

    • Author(s)
      Sakai R, Fukuda R, Unida S, Aki M, Ono Y, Endo A, Kusumi S, Koga D, Fukushima T, Komada M, Okiyoneda T
    • Journal Title

      Journal of Cell Science

      Volume: 132 Pages: 228007-228007

    • DOI

      10.1242/jcs.228007

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  • [Journal Article] Culture in 10% O2 enhances the production of active hormones in neuro-endocrine cells by up-regulating the expression of processing enzymes.2019

    • Author(s)
      Sato E, Maeda Y, Sato Y, Hinata A, Gomi H, Koga D, Torii S, Watanabe T, Hosaka M
    • Journal Title

      Biochemical Journal

      Volume: 476 Pages: 827-842

    • DOI

      10.1042/bcj20180832

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  • [Journal Article] Three-dimensional configuration of apical epithelial compartments including stem cell niches in guinea pig cheek teeth2019

    • Author(s)
      Seino Y, Nakatomi M, Ida-Yonemochi H, Koga D, Ushiki T, Ohshima H
    • Journal Title

      J Oral Biosci

      Volume: 61 Pages: 55-63

    • DOI

      10.1016/j.job.2019.01.002

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Impaired processing of prohormones in secretogranin III-null mice causes maladaptation to an inadequate diet and stress.2018

    • Author(s)
      Maeda Y, Kudo S, Tsushima K, Sato E, Kubota C, Kayamori A, Bochimoto H, Koga D, Torii S, Gomi H, Watanabe T, Hosaka M
    • Journal Title

      Endocrinology

      Volume: 159 Pages: 1213-1227

    • DOI

      10.1210/en.2017-00636

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  • [Journal Article] <b>Combination of a cryosectioning method and section scanning electron microscopy for immuno-scanning electron micr</b><b>oscopy </b>2018

    • Author(s)
      Kusumi S, Koga D, Watanabe T, Shibata M
    • Journal Title

      Biomed. Res.

      Volume: 39 Issue: 1 Pages: 21-25

    • DOI

      10.2220/biomedres.39.21

    • NAID

      130006394279

    • ISSN
      0388-6107, 1880-313X
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  • [Journal Article] <b>Differential effects of depot formulations of GnRH agonist leuprorelin and antagonist degarelix on the seminiferous epithelium of the rat </b><b>testis </b>2018

    • Author(s)
      Hori J, Koga D, Kakizaki H, Watanabe T
    • Journal Title

      Biomed. Res.

      Volume: 39 Issue: 4 Pages: 197-214

    • DOI

      10.2220/biomedres.39.197

    • NAID

      130007432831

    • ISSN
      0388-6107, 1880-313X
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  • [Journal Article] Backscattered electron imaging of resin-embedded sections.2018

    • Author(s)
      Koga D, Kusumi S, Watanabe T
    • Journal Title

      Microscopy

      Volume: 67 Pages: 196-206

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfy028

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  • [Journal Article] <b>Integrative method for three-dimensional imaging of the entire Golgi apparatus by combining thiamine pyrophosphatase cytochemistry and array tomography using backscattered electron-mode scanning electron micr</b><b>oscopy </b>2017

    • Author(s)
      Koga D, Kusumi S, Ushiki T and Watanabe T
    • Journal Title

      Biomed. Res.

      Volume: 38 Issue: 5 Pages: 285-296

    • DOI

      10.2220/biomedres.38.285

    • NAID

      130006179815

    • ISSN
      0388-6107, 1880-313X
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  • [Journal Article] <b>Three-dimensional reconstruction of root cells and interdental cells in the rat inner ear by serial section scanning electron micr</b><b>oscopy </b>2017

    • Author(s)
      Shodo R, Hayatsu M, Koga D, Horii A, Ushiki T
    • Journal Title

      Biomed. Res.

      Volume: 38 Issue: 4 Pages: 239-248

    • DOI

      10.2220/biomedres.38.239

    • NAID

      130005966978

    • ISSN
      0388-6107, 1880-313X
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The ultrastructural characteristics of porcine hepatocytes donated after cardiac death and preserved with machine perfusion preservation.2017

    • Author(s)
      Bochimoto H, Matsuno N, Ishihara Y, Shonaka T, Koga D, Hira Y, Nishikawa Y, Furukawa H, Watanabe T
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 12

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0186352

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  • [Journal Article] <b>Changes in the three-dimensional ultrastructure of membranous organelles in male rat pituitary gonadotropes after castration</b>2017

    • Author(s)
      Koga D, Bochimoto H, Kusumi S, Ushiki T, Watanabe T
    • Journal Title

      Biomed. Res.

      Volume: 38 Issue: 1 Pages: 1-18

    • DOI

      10.2220/biomedres.38.1

    • NAID

      130005242939

    • ISSN
      0388-6107, 1880-313X
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  • [Journal Article] Novel scanning electron microscopy methods for analyzing the 3D structure of the Golgi apparatus2017

    • Author(s)
      Koga D, Ushiki T and Watanabe T
    • Journal Title

      Anat Sci Int.

      Volume: 92 Pages: 37-49

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  • [Journal Article] Brachylaima ezohelicis sp. nov. (Trematoda: Brachylaimidae) found from the land snail Ezohelix gainesi, with a note of an unidentified Brachylaima species in Hokkaido, Japan2017

    • Author(s)
      Nakao M, Waki T, Sasaki M, Anders JL, Koga D, Asakawa M
    • Journal Title

      Parasitol Int.

      Volume: 66 Pages: 240-249

    • DOI

      10.1016/j.parint.2017.01.015

    • NAID

      120006382496

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      Kariya T, Ueta H, Xu XD, Koga D, Ezaki T, Yu E, Kusumi S, Kitazawa Y, Sawanobori Y, Ushiki T, Issekutz T, Matsuno K
    • Journal Title

      J Gastroenterol.

      Volume: 51 Pages: 985-998

    • DOI

      10.1007/s00535-016-1169-1

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      Koga D, Kusumi S and Watanabe T
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      北海道大学
    • Year and Date
      2016-12-10
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      帯広畜産大学
    • Year and Date
      2016-09-03
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      第72回日本顕微鏡学会学術講演会
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      仙台国際センター
    • Year and Date
      2016-06-14
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      仙台国際センター
    • Year and Date
      2016-06-14
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URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2019-12-27  

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