個体機能学講座
免疫細胞生物学研究室
キーワード:
バイオイメージング、免疫、骨組織、骨髄、血液細胞
私たちと同じように体の中では細胞は忙しく仕事をしています!
当教室では、免疫・血液細胞などの生体内ダイナミクスを、最新のバイオイメージング技術を駆使してリアルタイムで可視化して解析する研究を行っています。中でも当教室では、骨組織・骨髄内の生体イメージング法を世界に先駆けて開発し、骨組織内で古い骨を破壊・吸収する破骨細胞の動態制御機構を初めて解明しました。さらに最近では、骨組織で分化・成熟を遂げる血液細胞やその幹細胞などの生きた動きを観察し、その動態制御機構の実体的解明を行っています。また骨組織の他にも、リンパ節、皮膚、内分泌組織、腸管など、種々の臓器・組織や、がん細胞の生体内動態(浸潤・転移)の可視化による解析に取り組んでおり、常に「見ることによって明らかにする」新しいサイエンスに挑戦し続けています。
免疫-その動的ネットワークで臓器・組織をつなぎ、生体の統合性を維持する機構
メンバー
石井 優 教授 | mishii[at]icb.med.osaka-u.ac.jp |
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箭原 康人 准教授 | yyahara[at]icb.med.osaka-u.ac.jp |
内田 穣 助教 | uchida[at]icb.med.osaka-u.ac.jp |
藤井 健太郎 助教(大学院医学系研究科・医学部) | key.fuji[at]icb.med.osaka-u.ac.jp |
研究者の詳細を大阪大学研究者総覧やResearch Mapで検索できます。
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Q&A
- 現在注目しているテーマは何ですか?
- 動物とはその名の通り「動く物」であり、動きの制御は動物の生命活動の本質であります。生体内でも細胞が体内で動き、近隣の細胞間で情報を伝達し、また時には遠方へ移動することで、生命の統合性が維持されています。私たちのラボではこれまで世界をリードして確立してきた生体内を生きたままで観察するイメージング技術と、近年進歩の著しいシングルセル解析技術などを発展的に駆使することで、動く細胞たちの個々の特性やそれらが織りなす社会活動を統合的に解明し、生命の本質の理解とその制御を目指しています。
- 最新のブレイクスルー、研究成果について教えてください。
- 1. 破骨細胞は古い骨の部分を食べることで骨の新陳代謝を促すマクロファージの一種でありますが、関節リウマチや癌の骨転移などでは破骨細胞が働きすぎることで病的な骨破壊につながると言われてきました。私たちは炎症による骨・関節破壊の実際の場をイメージングすることで、病的な骨組織には、正常組織とは異なる動きを示す“悪玉”の破骨細胞が存在することを発見しました。これにより、悪玉の細胞だけを特異的に抑制して副作用の少ない新たな治療法の開発が期待されます(Hasegawa et al., Nat Immunol, 2019)。
2. 組織深部の観察が可能な二光子励起顕微鏡を用いて、生きたままで骨の内部を観察し、古い骨を溶かす“破骨細胞”と新しい骨を造る骨芽細胞”を同時に可視化する技術を開発しました。その結果、破骨細胞と骨芽細胞が直接接触しコミュニケーションをとる瞬間を捉えることに世界で初めて成功し、骨の構造が緻密に形作られる仕組みが明らかとなりました。(Furuya et al., Nat Commun, 2018)。
3. 細胞の分化は、その細胞の置かれた環境(特に代謝状態)によって制御されています。関節リウマチなどの慢性炎症において骨を破壊する破骨細胞の分化・運命決定が、細胞内のDnmt3aによるエピジェネティク制御を介して巧妙に調節されるという、新しい概念を明らかにしました。Dnmt3aが骨粗鬆症の治療標的として有効であることも明らかにされ、今後、破骨細胞の分化にかかわるエピジェネティク制御を創薬標的とすることで、新たな骨破壊抑制薬の開発につながることが期待されます(Nishikawa et al., Nat Med, 2015)。
- どのようなバックグラウンドを持つメンバーで研究をすすめていますか?
- 理学部や医学部出身者が多いですが、多彩なバックグラウンドを持つ人たちが集まっています。
- 国内外の研究機関との連携について教えてください。
- 大阪大学内で、情報科学研究科や工学研究科と異分野融合研究を行っています。また、国内では東京大学や京都大学、理研をはじめ多数の研究機関と連携しています。
- 研究室から巣立った人たちはどのような道を歩まれていますか?
- アカデミア(大阪大学、トゥルク大学)、民間企業(大塚製薬、大日本住友製薬、シスメックス、コーセー、ファンケル、富士通、コスモバイオ、パナソニック)など。
- 今後どんな展開が期待されますか?
- 生体内で動く細胞たちが織りなす社会の基本原理を理解して、生命の神秘を一緒に解き明かしていきましょう。
研究成果
論文、総説、著書
2021年
SLPI is a critical mediator that controls PTH-induced bone formation
Nature Communications 12(1):2136 2021 (PMID:33837198 DOI:10.1038/s41467-021-22402-x)
Group 2 innate lymphoid cells support hematopoietic recovery under stress conditions
Journal of Experimental Medicine 218(5):e20200817 2021 (PMID:33666647 DOI:10.1084/jem.20200817)
2020年
In vivo dynamic analysis of BMP-2-induced ectopic bone formation
Sci Rep 10(1):4751 2020 (PMID:32179857 DOI:10.1038/s41598-020-61825-2)
Intravital multiphoton microscopy as a novel tool in the field of immunopharmacology.
Pharmacol. Ther. 206:107429 2020 (PMID:31689449 DOI:10.1016/j.pharmthera.2019.107429)
Thrombomodulin induces anti-inflammatory effects by inhibiting the rolling adhesion of leukocytes in vivo.
Pharmacol. Sci. 143(1):17-22 2020 (PMID:32122774 DOI:10.1016/j.jphs.2020.01.001)
2019年
Identification of a novel arthritis-associated osteoclast precursor macrophage regulated by FoxM1
Nat. Immunol. 20(12):1631-1643 2019 (PMID:31740799 DOI:10.1038/s41590-019-0526-7)
Mesenchymal stem cells cultured under hypoxic conditions had a greater therapeutic effect on mice with liver cirrhosis compared to those cultured under normal oxygen conditions.
Regen. Ther. 11:269-281 2019 (PMID:31667206 DOI:10.1016/j.reth.2019.08.005)
Single-cell Transcriptome Analysis of Mouse Leukocytes in Inflammatory Stimulation
2019 IEEE International Conference on Bioinformatics and Biomedicine (BIBM) 2019 ( DOI:10.1109/BIBM47256.2019.8983394)
Analyzing Leukocyte Migration Trajectories by Deformable Image Matching
2019 IEEE 19th International Conference on Bioinformatics and Bioengineering (BIBE) 2019 ( DOI:10.1109/BIBE.2019.00025)
In Vivo Multicolor Imaging with Fluorescent Probes Revealed the Dynamics and Function of Osteoclast Proton Pumps.
ACS Central Sci. 5(6):1059-1066 2019 (PMID:31263765 DOI:10.1021/acscentsci.9b00220)
GPR31-dependent dendrite protrusion of intestinal CX3CR1+ cells by bacterial metabolites
Nature 566(7742):110-114 2019 (PMID:30675063 DOI:10.1038/s41586-019-0884-1)
High-endothelial cell-derived S1P regulates dendritic cell localization and vascular integrity in the lymph node.
eLife 8:e41239 2019 (PMID:31570118 DOI:10.7554/eLife.41239)
Mesenchymal stem cells and induced bone marrow-derived macrophages synergistically improve liver fibrosis in mice.
Stem Cells Transl. Med. 8(3):271-284 2019 (PMID:30394698 DOI:10.1002/sctm.18-0105)
Imaging the Bone-Immune Cell Interaction in Bone Destruction.
Front. Immunol. 0.830555556 2019 (PMID:30972080 DOI:10.3389/fimmu.2019.00596)
2018年
Folliculin Regulates Osteoclastogenesis Through Metabolic Regulation.
J. Bone Miner. Res. 33(10):1785-98 2018 (PMID:29893999 DOI:10.1002/jbmr.3477)
Presenilin 1 regulates NF-κB activation via association with breakpoint cluster region and casein kinase II.
J. Immunol. 201(8):2256-2263 2018 (PMID:30201812 DOI:10.4049/jimmunol.1701446)
Intravital imaging with two-photon microscopy reveals cellular dynamics in the ischeamia-reperfused rat heart.
Sci Rep 8(1):15991 2018 (PMID:30375442 DOI:10.1038/s41598-018-34295-w)
Dynamic analyses of the short-term effects of different bisphosphonates using intravital two-photon microscopy.
JBMR Plus. 2(6):362-366 2018 (PMID:30460339 DOI:10.1002/jbm4.10057)
Roles of Enhancer RNAs in RANKL-induced Osteoclast Differentiation Identified by Genome-wide Cap-analysis of Gene Expression using CRISPR/Cas9.
Sci Rep 14(1):7504 2018 (PMID:29760402 DOI:10.1038/s41598-018-25748-3)
Histone methylation regulator PTIP is required to maintain normal and leukemic bone marrow niches.
Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 115(43):E10137-E10146 2018 (PMID:30297393 DOI:10.1073/pnas.1806019115)
In vivo visualisation of different modes of action of biological DMARDs inhibiting osteoclastic bone resorption.
Ann. Rheum. Dis. 77(8):1219-1225 2018 (PMID:29705743 DOI:10.1136/annrheumdis-2017-212880)
Chiral cell sliding drives left-right asymmetric organ twisting.
eLife 7:e32506 2018 (PMID:29891026 DOI:10.7554/eLife.32506)
Variable SATB1 Levels Regulate Hematopoietic Stem Cell Heterogeneity with Distinct Lineage Fate.
Cell Reports 23(11):3223-3235 2018 (PMID:29898394 DOI:10.1016/j.celrep.2018.05.042)
In vivo imaging of T cell lymphoma infiltration process at the colon.
Sci Rep 8(1):3978. 2018 (PMID:29507328 DOI:10.1038/s41598-018-22399-2)
Intravital Imaging of the Heart at the Cellular Level Using Two-Photon Microscopy.
Methods Mol Biol. 1763:145-151 2018 (PMID:29476496 DOI:10.1007/978-1-4939-7762-8_14)
Intravital Imaging of Liver Cell Dynamics.
Methods Mol Biol. 1763:137-143 2018 (PMID:29476495 DOI:10.1007/978-1-4939-7762-8_13)
Bone Imaging: Osteoclast and Osteoblast Dynamics.
Methods Mol Biol. 1763:1-9 2018 (PMID:29476483 DOI:10.1007/978-1-4939-7762-8_1)
Dynamic analysis of hematopoietic stem cells in the bone marrow by intravital imaging.
Clin Calcium. 28(2):231-236 2018 (PMID:29371489 )
In vivo imaging of osteoblasts.
Biol. Reprod. 28(2):217-222 2018 (PMID:29371487 )
Development of methodology for living bone imaging.
Biomaterials 28(2):181-185 2018 (PMID:29371482 )
In vivo live imaging of bone cells.
Histochem. Cell Biol. 149(4):417-422 2018 (PMID:29362895 DOI:10.1007/s00418-018-1638-0)
Direct cell-cell contact between mature osteoblasts and osteoclasts dynamically controls their functions in vivo.
Biomolecules 9(1):300 2018 (PMID:29352112 DOI:10.1038/s41467-017-02541-w)
Identification of MS4A3 as a reliable marker for early myeloid differentiation in human hematopoiesis.
Biophys. J. 495(3):2338-2343 2018 (PMID:29274779 DOI:10.1016/j.bbrc.2017.12.117)
2017年
The 17,18-epoxyeicosatetraenoic acid-G protein-coupled receptor 40 axis ameliorates contact hypersensitivity by inhibiting neutrophil mobility in mice and cynomolgus macaques.
J. Allergy Clin. Immunol. 142(2):470-484 2017 (PMID:29288079 DOI:10.1016/j.jaci.2017.09.053)
Imaging of inflammation and regeneration: a novel trend dissecting dynamic features of biological phenomena in vivo.
Inflamm Regen. 37:26:00 2017 (PMID:29259725 DOI:10.1186/s41232-017-0057-2)
Claudin-3 Loss Causes Leakage of Sweat from the Sweat Gland to Contribute to the Pathogenesis of Atopic Dermatitis.
J. Invest. Dermatol. 138(6):1279-1287 2017 (PMID:29277540 DOI:10.1016/j.jid.2017.11.040)
Update on recent progress in vitamin D research. The effects of vitamin D in autoinflammatory diseases.
Clin Calcium. 27(11):1551-1559 2017 (PMID:29074827 )
Soluble APP functions as a vascular niche signal that controls adult neural stem cell number.
Development 144:2730-2736 2017 (PMID:28694255 DOI:10.1242/dev.143370)
Cell competition with normal epithelial cells promotes apical extrusion of transformed cells through metabolic changes.
Nat. Cell Biol. 19(5):530-541 2017 (PMID:28414314 DOI:10.1038/ncb3509)
Non-labeling multiphoton excitation microscopy as a novel diagnostic tool for discriminating normal tissue and colorectal cancer lesions.
Sci Rep 7(1):6959 2017 (PMID:28761050 DOI:10.1038/s41598-017-07244-2)
Bone marrow cavity segmentation using graph-cuts with wavelet-based texture feature.
J. Bioinform. Comput. Biol. 15(5):1740004 2017 (PMID:28877645 DOI:10.1142/S0219720017400042)
Roles of cell-cell adhesion and contact in obesity-induced hepatic myeloid cell accumulation and glucose intolerance.
Cell Reports 18(11):2766-2779 2017 (PMID:28297678 DOI:10.1016/j.celrep.2017.02.039)
Immunology provides a great success for treating systemic autoimmune diseases - a perspective on immunopharmacology - IUPHAR Review X.
Br. J. Pharmacol. 174(13):1875-1880 2017 (PMID:28299772 DOI:10.1111/bph.13784)
2016年
Intravital imaging technology reveals immune system dynamics in vivo.
Allergol. Int. 65(3):225-227 2016 (PMID:27238377 DOI:10.1016/j.alit.2016.05.001)
ESAM is a novel human hematopoietic stem cell marker associated with a subset of human leukemias.
Exp. Hematol. 44(4):269-281 2016 (PMID:26774386 DOI:10.1016/j.exphem.2015.12.010)
Endothelial Cell-Selective Adhesion Molecule Expression in Hematopoietic Stem/Progenitor Cells Is Essential for Erythropoiesis Recovery after Bone Marrow Injury.
PLoS One 11(4):e0154189. 2016 (PMID:27111450 DOI:10.1371/journal.pone.0154189)
Prickle1 promotes focal adhesion disassembly in cooperation with the CLASP-LL5β complex in migrating cells.
J. Cell Sci. 129(16):3115-29. 2016 (PMID:27378169 DOI:10.1242/jcs.185439)
Analysis of bone tissues by intravital imaging
Clin Calcium. 26(5):729-34 2016 (PMID:27117619 )
Intercellular communication between keratinocytes and fibroblasts induces local osteoclast differentiation: a mechanism underlying cholesteatoma-induced bone destruction.
Mol. Cell. Biol. 36(11):1610-20. 2016 (PMID:27001307 DOI:10.1128/MCB.01028-15)
Cell-cycle-controlled radiation therapy was effective for treating a murine malignant melanoma cell line in vitro and in vivo.
Sci Rep 6:30689 2016 (PMID:27480052 DOI:10.1038/srep30689)
Fibroblast Growth Factor-2 facilitates the growth and chemo-resistance of leukemia cells in the bone marrow by modulating osteoblast functions.
Sci Rep 6:30779 2016 (PMID:27481339 DOI:10.1038/srep30779)
Real-time intravital imaging of pH variation associated with cell osteoclast activity and motility using designed small molecular probe.
Nat. Chem. Biol. 12(8):579-85 2016 (PMID:27272564 DOI:10.1038/nchembio.2096)
Intravital imaging of Ca(2+) signals in lymphocytes of Ca(2+) biosensor transgenic mice: indication of autoimmune diseases before the pathological onset.
Sci Rep 6:18738 2016 (PMID:26732477 DOI:10.1038/srep18738)
Fibroblastic reticular cell-derived lysophosphatidic acid regulates confined intranodal T-cell motility.
eLife 5:e10561 2016 (PMID:26830463 DOI:10.7554/eLife.10561)
Trafficking of Osteoclast Precursors
Osteoimmunology (Second Edition) 25-40 2016 ( DOI:10.1016/B978-0-12-800571-2.00003-7)
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当研究室の研究内容に興味があり、研究をしたいという強い意欲のある方。生き物が好きな方、細かな手作業やモノづくりが好きな方も歓迎します。出身大学や出身学部は一切問いません。
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E-mail: mishii[at]icb.med.osaka-u.ac.jp(石井 優 教授)
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