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

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骨髄では造血幹細胞や前駆細胞が各種のニッチ細胞に由来する様々なシグナルを受容して、下流の多彩なシグナルを活性化し、増殖・分化プログラムが起動されることによって、体内の造血需要に応じて必要な細胞種が必要な数だけ供給される。これまで、ニッチ細胞の除去モデルや、ニッチ因子・受容体ノックアウトマウスの解析などから骨髄の造血幹細胞ニッチは概念的には存在が示唆されている。しかし、実際にニッチが骨髄内でどのように形成・分布しているかという命題は残されており、造血幹細胞と他の細胞の相互作用、運命決定の時空間的制御機構の実態、そしてこれらが状況に応じてどう変化して病態に寄与するかの情報が欠けていた。本研究では技術基盤を整えつつ骨髄のin vivoイメージングを実施してこの命題に取り組み、ニッチ因子が造血幹細胞動態に及ぼす効果も明らかにしながら造血幹細胞の運命決定の実態を時空間的に解き明かすことを企図した計画を実施している。第二年度は、骨髄における造血幹細胞とニッチの同時イメージング技術基盤を利活用することで、定常時の造血幹細胞の時空間動態の解析を実施した。多光子レーザー顕微鏡による生体骨髄の観察技術を用いて骨髄内各種のランドマークの可視化を実施し、さらには同時に造血幹細胞の時空間局在との同時可視化も行った。次いでこうした状況下における造血幹細胞の時空間動態を記録し、特徴や経時的変化の解析・同定を進めた。また、経頭蓋薬物送達法を併用することで、造血幹細胞の局在・動態に対するニッチ因子や関連分子の作用の検証を継続した。