Intravital Imaging for Nutrient Regulation in Vascular Endothelial Cells Interconnected with Local Cells Metabolism

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H03352
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
• Research Institution: Hamamatsu University School of Medicine
• Principal Investigator: Honkura Naoki 浜松医科大学, 医学部, 准教授 (40518081)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 優子 浜松医科大学, 医学部, 教授 (20345812)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 血管生理学 / 非線形光学顕微鏡

Outline of Final Research Achievements

We aimed to measure in vivo cellular activity by directly observing substance exchange through blood vessels, the only pathway to nutrient circulation in our body. To achieve this, we generated mice expressing a calcium sensor specific to vascular endothelial cells throughout the body. We then measured the functional changes in these endothelial cells in response to fluctuations in blood substances. Our results, obtained through live imaging and the use of transgenic mice, revealed that vascular endothelial cells regulate their functions even under static conditions, with variations occurring at different branches. Furthermore, these cells exhibit changes in activity patterns in response to fluctuations in blood substances. Additionally, we created mice expressing a calcium sensor in all body cells, successfully measuring changes in the metabolic activity of cells near blood vessels.

Free Research Field

血管生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

非侵襲生体光イメージング技術を駆使することで、哺乳動物の生体反応を単一血管、単一細胞ごとに計測することが出来る画期的な方法論を構築した。これにより、いつ・どこで・どのように栄養素が分配され、組織を構成する細胞の活動レベルやその生死が制御されているのかを計測可能となってきた。また生体唯一の物資連絡路の調節機構の一端の解明により、特的の細胞に生体物質を優先に配給するなどの基礎情報とともに、人為的方法論との組み合わせにより、特定生体機能を増強することや、がん細胞の多い場所のみに薬剤を供給すること、エネルギー消費の違いから、がん領域を単一細胞レベルで境界領域を決定なども視野に入ってくると想定している。