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骨髄内酸素環境が及ぼす破骨細胞動態のin vivo解析

Publicly Offered Research

Project AreaOxygen biology: a new criterion for integrated understanding of life
Project/Area Number 17H05530
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

西川 恵三  大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 特任准教授(常勤) (30516290)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2017: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Keywords破骨細胞 / 酸素 / 低酸素 / Hif1 / 寿命イメージング / 二光子励起顕微鏡 / りん光 / 時間相関単一光子計数 / 好気代謝 / エピジェネティクス / 生体イメージング / イリジウム錯体 / 酸素イメージング / リン光 / エネルギー代謝
Outline of Annual Research Achievements

研究代表者らは、破骨細胞分化にかかわる研究に長年取り組んでおり、2015年、破骨細胞分化の制御において好気的代謝が重要な役割をもつことを報告した。当該成果から、破骨細胞を取り巻く酸素は破骨細胞制御にかかわる重要な環境因子であることが考えられる。しかしながら、生体内で種々の細胞がどの程度の酸素分圧に日々晒されているのか、そして恒常的な酸素環境が乱された際に細胞にどのような影響がもたらされるかは不明である。本研究では、近年、研究代表者らが取り組んでいる時間相関単一光子計数による寿命測定法を用いた定量イメージンングを活用することで、生体内破骨細胞における酸素と代謝の関係性を明らかにすることを目的とする。
本年度は、二光子蛍光寿命イメージングを用いて破骨細胞の代謝動態を解析するための2つの実験系を確立した。1つは、ATPに対するFRET型バイオセンサーGOATeamを発現するマウスの系統を用いたエネルギー代謝の解析である。GO-ATeamは、ドナータンパク質EGFPとアクセプタータンパク質OFPをATP結合ドメインで連結した構造をもち、ATPの量に応じてGFPからOFPへのFRETを生じるバイオセンサーである。通常、FRETを計測するためには、EGFPとOFPの蛍光強度を用いたレシオ法が用いられるが、二光子蛍光寿命イメージングを用いることでドナータンパク質EGFPの寿命測定からFRETを算出し、in vivoでのATP動態を解析する方法を確立した。2つめは、NAD(P)Hの自家蛍光を用いた解糖系活性の解析である。以上の2つの実験手法を用いることで、酸素分圧の変動(酸素の定量解析法は昨年度確立した)に伴う破骨細胞内の代謝活性への影響を明らかにした。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 9 results)

  • [Journal Article] Roles of enhancer RNAs in RANKL-induced osteoclast differentiation identified by genome wide cap analysis of gene expression using CRISPR/Cas9.2018

    • Author(s)
      3.Sakaguchi Y, Nishikawa K, Seno S, Matsuda H, Takayanagi H and Ishii M
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 7504-7504

    • DOI

      10.1038/s41598-018-25748-3

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Folliculin Regulates Osteoclastogenesis Through Metabolic Regulation2018

    • Author(s)
      3.Baba M, Endoh M, Ma W, Toyama H, Hirayama A, Nishikawa K, Takubo K, Hano H, Hasumi H, Umemoto T, Hashimoto M, Irie N, Esumi C, Kataoka M, Nakagata N, Soga T, Yao M, Kamba T, Minami T, Ishii M, and Suda T.
    • Journal Title

      Journal of Bone and Mineral Research

      Volume: 33 Issue: 10 Pages: 1785-1798

    • DOI

      10.1002/jbmr.3477

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Generation of mice carrying reporter for live bone imaging2018

    • Author(s)
      Sakaguchi Y and Nishikawa K
    • Journal Title

      Clinical Calcium

      Volume: 28 Pages: 201-210

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Immunometabolism: the role of metabolic reprogramming in macrophage lineage cells2017

    • Author(s)
      2.Nishikawa K
    • Journal Title

      Japanese Journal of Clinical Immunology

      Volume: 40 Pages: 1-7

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Quantification of oxygen tension in bone marrow using intravital two-photon phosphorescence lifetime imaging2019

    • Author(s)
      楢崎綾子、西川恵三、吉原利忠、坂口怜子、飛田成史、森泰生、石井優
    • Organizer
      第92回日本薬理学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 破骨細胞の酸素生物学2018

    • Author(s)
      西川恵三
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 骨粗鬆症の改善を目指したフードケミカルエピジェネティクスの研究2018

    • Author(s)
      西川恵三
    • Organizer
      第22回日本フードファクター学会
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Immunometabolism: role of metabolic reprogramming in osteoclastogeneisis2018

    • Author(s)
      Keizo Nishikawa
    • Organizer
      15th Bone Biology Forum Tokyo
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 骨吸収マクロファージ「破骨細胞」における代謝制御の重要性2018

    • Author(s)
      西川恵三
    • Organizer
      第37回日本炎症・再生医学会
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 二光子リン光寿命イメージングを活用した骨髄内細胞における酸素分圧の定量解析2018

    • Author(s)
      楢崎綾子、西川恵三、吉原利忠、坂口怜子、飛田成史、森泰生、石井優
    • Organizer
      第41回日本分子生物学会年会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 画期的な骨粗しょう症の予防・治療を目指した機能性食品開発につながる基礎研究2017

    • Author(s)
      西川恵三
    • Organizer
      BioJapan2017
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    • Invited
  • [Presentation] 破骨細胞の代謝リプログラミングの重要性2017

    • Author(s)
      西川恵三
    • Organizer
      第45回日本臨床免疫学会総会
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    • Invited
  • [Presentation] 破骨細胞の代謝制御と創薬応用2017

    • Author(s)
      西川恵三
    • Organizer
      第59回歯科基礎医学会学術大会
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    • Invited
  • [Presentation] 細胞内代謝を介した破骨細胞制御の研究2017

    • Author(s)
      西川恵三
    • Organizer
      第35回日本骨代学会学術集会
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      2017 Annual Research Report
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  • [Presentation] 細胞内代謝を介した新たな破骨細胞制御の解明と創薬応用2017

    • Author(s)
      西川恵三
    • Organizer
      第7回SENRIの会
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      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Regulation of programmed cell death, ferroptosis, of macrophage2017

    • Author(s)
      2.Nishikawa K and Ishii M
    • Organizer
      Inaugural Immunometabolism and Chronic Disease Conference
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 単球・マクロファージ系前駆細胞における新しいプログラム細胞死の解明2017

    • Author(s)
      3.西川恵三、石井優
    • Organizer
      第3回日本骨免疫学会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 真珠腫誘導性骨破壊の治療に向けたエピゲノム創薬の研究2017

    • Author(s)
      4.西川恵三、岩本依子、石井優
    • Organizer
      第90回日本薬理学会年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2019-12-27  

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