研究課題
酸素は生命に必須の生体ガスであり、多彩な細胞応答機構を通じて生体の恒常性維持にかかわる。本研究では最新の生体イメージング技術を発展・改良し、従来にない新規のアプローチを創出することで、酸素に対する生体応答の実態をin vivoで明らかにすることを目的とする。本年度は、二光子りん光寿命イメージングを実施することができる時間相関単一光子計数法を搭載した二光子励起顕微鏡を用いた生体イメージングの実験系を確立し、破骨細胞を蛍光標識したマウスを生かした状態で骨組織内の蛍光・りん光寿命の同時計測を行なった。本法を活用し、麻酔下のマウス骨髄内の破骨細胞からのりん光寿命の測定を行なった。次に、破骨細胞の初代培養を活用することで酸素分圧とりん光寿命との関係を示す検量線を作成した。以上によって、生きたマウスの骨組織内で破骨細胞が晒されている酸素分圧を定量することに成功した。続いて、マウス個体を低酸素暴露することで、破骨細胞のりん光寿命がリアルタイムに変動することを観察し、酸素分圧が実際に低下することを定量的に明らかにした。生体内の種々の細胞は低酸素環境にあると従来研究で示されているが、実際にどの程度の酸素分圧に晒されており、それがどの程度変動するかの定量的な証明はほとんどなされていなかった。本研究によって、骨髄内の破骨細胞の生理的な酸素分圧の変動範囲が初めて明らかとなった。さらに、従来の低酸素応答研究において行われてきたin vitro解析の酸素濃度条件が極端に高酸素であることを本成果は示しており、酸素に対する生体応答を培養細胞によって解析するには注意を要することが考えられる。
2: おおむね順調に進展している
本年度では、二光子りん光寿命イメージングによる酸素イメージング法を用いて、破骨細胞が生理的な環境下で晒されている酸素分圧「Physioxia」の計測に成功を収めており、おおむね順調に進展している。
今後は、実験系が立ちあがりつつあるエネルギー代謝の寿命イメージング法を活用することで、破骨細胞のPhysioxiaの破綻がどのようにエネルギー代謝系に影響を及ぼすかを明らかにする。さらに、破骨細胞以外の骨髄内細胞を蛍光可視化するレポーターマウスの系統をもいることで、様々な骨髄内細胞が生理的な環境下で晒されている酸素分圧「Physioxia」の計測も試みる。
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Scientific Reports
巻: 14 ページ: 7504
10.1038/s41598-018-25748-3
Journal Bone and Mineral Research
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