Establishment of imaging technique for spatiotemporal dynamics of hematopoietic stem cells in bone marrow

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H02957
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 54010:Hematology and medical oncology-related
• Research Institution: National Center for Global Health and Medicine
• Principal Investigator: Takubo Keiyo 国立研究開発法人国立国際医療研究センター, 研究所, 生体恒常性プロジェクト長 (50502788)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 造血幹細胞 / 骨髄 / 幹細胞ニッチ / in vivoイメージング

Outline of Final Research Achievements

This study used imaging techniques to elucidate the cell fate determination of HSCs in the bone marrow. In particular, we established a technique for spatio-temporal observation of HSCs and niche cell dynamics in the bone marrow using multiphoton laser microscopy. In the first year, we achieved simultaneous visualization of different landmarks and HSCs in living bone marrow. In the second year, we analyzed the spatio-temporal dynamics of HSCs at steady state in detail and mapped one of the niches, the bone marrow nerve. In the last year, we analyzed the spatio-temporal dynamics of HSCs under chronic stress and discovered the role of the p53 gene in the niche. These results showed that the stemness of HSCs is elaborately regulated by niche cells.

Free Research Field

血液学・幹細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

造血幹細胞とそのニッチの時空間的相互作用を明らかにしたことにより、造血幹細胞の動態や運命決定メカニズムに関する理解が進展した。さらに、慢性ストレスや老化が造血幹細胞に与える影響を明らかにすることで、骨髄移植や再生医療における幹細胞の利用可能性を高める重要な知見が得ることができた。本研究で確立した技術は、他の組織や細胞の研究にも応用可能であり、広範な生物医学研究の基盤技術として社会に貢献することが期待される。これにより、将来的な医療技術の革新と健康寿命の延伸に寄与することが期待される。