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3次元蛍光イメージングによる骨の形態と機能のヘテロジェナイエティの網羅的可視化

Publicly Offered Research

Project AreaMutli-dimensional fluorescence live imaging of cellular function and molecular activity
Project/Area Number 23113523
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 InstitutionTokyo Medical and Dental University

Principal Investigator

飯村 忠浩  東京医科歯科大学, 学内共同利用施設等, 特任准教授 (20282775)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2012: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Keywords骨 / 骨細胞 / 蛍光イメージング / 骨形態計測 / 骨代謝
Outline of Annual Research Achievements

骨は支持組織あるいは運動器であるのみならず、神経系や内分泌系、免疫系と協調しながら骨以外の組織や臓器の恒常性維持を調節する重要な器官であることが明らかになりつつある。したがって、骨を新たな枠組みで統合的に理解することが医学生物学的に重要な課題となる。そのための方法論として、本研究では、最新の細胞機能イメージング技術を駆使して、骨組織の機能発現レベルを時空間的に可視化・定量化し、網羅的にマッピング表示することで、骨機能の新規解析プロセスを提示することを目的とした。
本研究成果の第一として、骨細胞ネットワークの3次元画像取得と計測法を確立したことがあげられる。骨細胞は、骨基質中に存在し細胞突起を介してたがいに結合し、その細胞突起は骨表面の骨芽細胞や破骨細胞とも連絡をしている。骨細胞は荷重応答センサーとして働き骨代謝を調節しているとされる。また、そのネットワーク構造には荷重センサーとして重要であると考えられている。本研究では、非荷重骨である頭頂骨と荷重骨である脛骨の骨細胞ネットワークを3次元蛍光イメージング法により計測比較した。その結果、脛骨の骨細胞ネットワークは細くてより網羅的であり、センサーとしてより感度が高い構造であることが伺えた。
さらに、骨細胞から発現分泌されるWntシグナルの抑制分子であるスクレロスチンの発現分布動態の変化を3次元蛍光イメージング法により計測することに成功した。また、共焦点蛍光画像を数百枚タイリングすることで、骨組織のほぼ全体でのスクレロスチンの発現分布を網羅的にかつ高解像度に観察することに成功した。この結果、スクレロスチンは主に骨幹部の骨細胞で産生され、その発現は生後次第に発現分布量領域を拡大することが明らかとなった。
これらの知見は、骨細胞のネットワーク形態や機能は、時間的空間的にヘテロジェニティを有することを示していた。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 4 results)

  • [Journal Article] 生後骨発達におけるSclerostin発現分布の自空間的変化2013

    • Author(s)
      渡辺 高
    • Journal Title

      THE BONE

      Volume: 27 Pages: 5-10

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Journal Article] Increasing participation of Sclerostin in postnatal bone development revealed by three-dimensional immunofluorescence morphometry.2012

    • Author(s)
      Watanabe T, Tamamura Y, Hoshino A, Makino Y, Nishimura R, Kamioka H, Yoneda T, Amagasa T, Yamaguchi A, Iimura T
    • Journal Title

      BONE

      Volume: 51 Issue: 3 Pages: 447-458

    • DOI

      10.1016/j.bone.2012.06.019

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural differences in the osteocyte networ between the calvaria and long bone revealed by three-dimensional fluorescence morphometry, possibly reflecting dstinct mechano-adaptations and sensitivities2011

    • Author(s)
      Himeno-Ando A, Izumi Y, Yamaguchi A, Iimura T
    • Journal Title

      Biochem Bioph Res Commun

      Volume: 417 Issue: 2 Pages: 765-770

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2011.12.031

    • Related Report
      2012 Annual Research Report 2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A fluorescence spotlight on the clockwork development and metabolism of bone2011

    • Author(s)
      Tadahiro Iimura
    • Journal Title

      J Bone Miner Metab

      Volume: 30 Issue: 3 Pages: 254-269

    • DOI

      10.1007/s00774-011-0295-3

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 異骨症モデルを用いた骨格発生と病態の時空間的解析2012

    • Author(s)
      飯村忠浩
    • Organizer
      第54回歯科基礎医学会学術集会 サテライトシンポジウム
    • Place of Presentation
      福島県 奥羽大学
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 3次元蛍光イメージングと計測にで見る骨格の発生異常と骨の発達メカニズム2012

    • Author(s)
      飯村忠浩
    • Organizer
      第30回日本骨代謝学会学術集会 若手シンポジウム基礎
    • Place of Presentation
      東京都 京王プラザホテル
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 3次元蛍光イメージング法による骨発達の分子メカニズムの探索2012

    • Author(s)
      飯村忠浩
    • Organizer
      第66回日本口腔科学会学術集会 教育研修会
    • Place of Presentation
      リーガロイヤルホテル広島
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      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 3次元蛍光光イメージングによる骨の発達メカニズムと骨代謝研究2012

    • Author(s)
      飯村忠浩
    • Organizer
      第68回日本顕微鏡学会学術講演会 硬組織シンポジウム
    • Place of Presentation
      茨城県 つくば国際会議場
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      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Multi-dimensional fluorescence imaging approaches for embryonic development and bone biology2011

    • Author(s)
      Tadahiro Iimura
    • Organizer
      8th Meeting of Bone Biology Forum
    • Place of Presentation
      Fuji Insitute of Education and Training, Susono, Shizuoka
    • Year and Date
      2011-08-20
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-05-31   Modified: 2018-03-28  

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