Elucidation of the pathophysiology of OA fibrosis and establishment of therapeutic methods using innovative imaging technology and single-cell analysis

利用创新成像技术和单细胞分析阐明 OA 纤维化的病理生理学并建立治疗方法

基本信息

批准号：
21H03056
负责人：
今村健志
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Ehime University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03056/
关键词：
イメージング技術一細胞解析変形性関節症線維化

项目摘要

本研究では、変形性関節症（OA）の線維軟骨形成について、慢性炎症のキープロセスである線維化（fibrosis）の視点でアプローチし、革新的イメージング技術を駆使した細胞動態解析によって、線維芽細胞の起源としてCAR（CXCL12-abundant reticular）細胞、線維化を増長する悪玉線維芽細胞としてTHY1陽性細胞の関与を明らかにする。さらに、一細胞解析を用いた遺伝子発現プロファイルによって、線維化に関わる多様な細胞の新たなサブタイプを同定し、その制御に関わる細胞間ネットワークを明らかにする。in vivoの細胞動態実験については、特殊なウインドウを開発し、マウスに移植したオルガノイド細胞を長期間観察する実験系を確立した。I型コラーゲンプロモーター支配下に緑色蛍光タンパク質（GFP）が発現するマウス(ColI-GFPマウス)、橙色蛍光タンパク質（Kusabira-Orange; KO）をCXCL12 locusにノックインしたマウス(CAR-Orangeマウス)とTHY1プロモーター支配下に黄色蛍光タンパク質（YFP）が発現するマウス(H-lineマウス)については、それぞれ全身での発現解析を進めた。OA手術については、術後の２光子励起蛍光顕微鏡を用いた生体イメージングの問題点解決を諮ったが、関節腔が狭く、対物レンズの挿入が困難で、関節面の一部しか観察できなかった。SHGによるコラーゲンイメージングについては偏光方向イメージングでシグナル強度の変化を定量化した。組織透明化については、透明化の効果が弱かったLUCID法に比べCUBIC-L/R法では十分な透明化効果があることがわかった。さらに前年度に引き続き２光子励起ライトシート顕微鏡を用いた高精細3Dイメージングシステム構築を進めた。一細胞解析のための準備については、細胞分離と解析の条件設定をさらに進めた。

In this study, we approach fibrochondral formation in osteoarthritis (OA) from the perspective of fibrosis, a key process for chronic inflammation, and by cell dynamics analysis using innovative imaging techniques, we will clarify the involvement of CAR (CXCL12-abundant reticular) cells as the origin of fibroblasts and THY1-positive cells as bad fibroblasts that increase fibrosis.此外，使用单细胞分析的基因表达谱鉴定了参与纤维化的各种细胞的新亚型，并揭示了与其调节有关的细胞间网络。对于体内细胞动力学实验，开发了一个特殊的窗口，以建立一个实验系统，该实验系统长时间观察小鼠植入的类器官。在整个身体中，对在I型I型胶原蛋白（Coli-GFP小鼠）的控制下对表达绿色荧光蛋白（GFP）的小鼠进行了表达分析，该小鼠撞击了橙色荧光蛋白（Kusabira-Orange; KO）中的橙色荧光蛋白（KOSABIRA-ORANGE; KO）中的CXCL12基因座，以及表达黄色荧光素（yfp）的小鼠（yfp）（yfp）。关于OA手术，我们就手术后使用两光子激发荧光显微镜解决生物成像的问题进行了咨询，但关节腔很狭窄，因此很难插入客观的晶状体，并且只能观察到部分关节表面。对于使用SHG的胶原蛋白成像，通过极化方向成像来量化信号强度的变化。关于组织透明度，发现与Lucid方法相比，Cubic-L/R方法具有足够的透明度效应，Lucid方法的透明效应较弱。此外，与上一年一样，我们继续使用两光子激发光片显微镜构建高清3D成像系统。关于单细胞分析的准备，设置了进一步的细胞分离和分析条件。

项目成果

期刊论文数量（14）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

New fluorescent three-dimensional and deep-imaging technique confirms a direct relationship between the acrosyringium and vesicles/pustules of palmoplantar pustulosis

DOI：
10.1016/j.jdermsci.2021.03.004
发表时间：
2021-06-04
期刊：
JOURNAL OF DERMATOLOGICAL SCIENCE
影响因子：
4.6
作者：
Murakami, Masamoto;Kawakami, Ryosuke;Sayama, Koji
通讯作者：
Sayama, Koji

革新的バイオイメージングが拓く次世代がん微小転移研究と診断・治療応用

由创新生物成像引领的下一代癌症微转移研究和诊断/治疗应用

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
大崎寿久;金子美晴;荒木勝文;上原秀雄;浦敏行;平田肇;神谷厚輝;藤井聡志;三澤宣雄;竹内昌治;今村健志
通讯作者：
今村健志

Integrated Fluorescent Nanoprobe Design for High‐Speed In Vivo Two‐Photon Microscopic Imaging of Deep‐Brain Vasculature in Mice

DOI：
10.1002/adfm.202010698
发表时间：
2021-03
期刊：
Advanced Functional Materials
影响因子：
19
作者：
Minami Takezaki;R. Kawakami;S. Onishi;Yasutaka Suzuki;J. Kawamata;Takeshi Imamura;Shingo Hadano;Shigeru Watanabe;Y. Niko
通讯作者：
Minami Takezaki;R. Kawakami;S. Onishi;Yasutaka Suzuki;J. Kawamata;Takeshi Imamura;Shingo Hadano;Shigeru Watanabe;Y. Niko

Synthesis and photophysical properties of a new push-pull pyrene dye with green-to-far-red emission and its application to human cellular and skin tissue imaging

DOI：
10.1039/d1tb02728j
发表时间：
2022-02-14
期刊：
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY B
影响因子：
7
作者：
Inoue, Kazuki;Kawakami, Ryosuke;Niko, Yosuke
通讯作者：
Niko, Yosuke

Academia Sinica (Taipei)(その他の国・地域)

中央研究院（台北）（其他国家/地区）

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生命のダイナミズム・不均一性・確率性・〜個体で細胞を「みて」「知る」-

生命的动态性、异质性和随机性——“看到”和“了解”细胞作为个体——

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
中島利博;八木下尚子他2名;Ito I et al.;Kimura A et al.;Kashiwagi Y et al.;Hanyu A et al.;Koinuma D at al.;Kido S et al.;Nakano A et al.;Takahata et al.;Tominaga H et al.;Horiguchi K et al.;Koinuma D et al.;Yuzawa H et al.;Fuknnaga E et al.;Tominaga H et al.;Inoue Y et al.;Katsuno Y et al.;今村健志;今村健志;今村健志;今村健志;今村健志;Takeshi Imamura;Takeshi Imamura;今村健志;今村健志;今村健志
通讯作者：
今村健志