The mechanisms of regulation of oxygen concentration to maintain hematopoiesis in bone marrow

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K08383
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 54010:Hematology and medical oncology-related
• Research Institution: National Center for Global Health and Medicine
• Principal Investigator: Morikawa Takayuki 国立研究開発法人国立国際医療研究センター, その他部局等, 研究員 (80465012)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 造血幹細胞

Outline of Final Research Achievements

While adequate oxygen concentration around hematopoietic stem cells (HSCs) is one of the important factors for maintaining HSC stemness, it is unclear how local oxygen concentration could be maintained in bone marrow. To reveal the regulatory mechanism of oxygen levels, we used intravital oxygen imaging technology and showed that the nitric oxide signaling pathway maintains the local oxygen concentration of bone marrow. Furthermore, we found that HSC motility depends on NO-mediated oxygen concentration in the bone marrow.

Free Research Field

生体イメージング

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

造血組織である骨髄から末梢血へのHSCの遊走は感染時の生体防御などにおいて重要な役割を果たしているほか、末梢血造血幹細胞移植では移植するHSCが十分量得られるか否かを左右する重要な要素のひとつと考えられる。この遊走の機序に関して本研究では骨髄の酸素環境の制御系がHSCの遊走能に大きく関与することを新たに示した点などにおいて学術的意義を持つと考えらえる。また、本研究成果から得られた知見をもとに骨髄の酸素環境及びHSCの遊走能への人為的な介入を実現させることで、年々増加の傾向がみられる末梢血幹細胞移植が適応となる造血器疾患等の治療成績向上の一助になるなどの社会的意義に結びつく可能性が考えられる。