*研究室でのおもな研究テーマ:

1. 気道の線毛運動についての研究:
2. 脳室の線毛運動についての研究:


1.気道の線毛運動についての研究:

 ヒトは1日に2万リットルもの空気を呼吸しており、常にウイルスや細菌、異物の侵入の脅威に晒されています。これら空気中の異物の侵入に対してバリアとして働くのが、気道の内壁を覆う粘液と線毛です。粘液は気道に入った異物をからめとり、線毛は粘液中の異物を排除するように移動させて、生体防御に働きます。私たちはヒトの気管支や鼻粘膜の上皮細胞や、マウスの気管支の上皮細胞を培養、分化させて得られた線毛細胞を顕微鏡下に、高速度カメラで観察して、線毛運動を解析しています。線毛運動の活性化機構や細胞骨格との相互作用などを明らかにして、呼吸器疾患の新たな治療法に繋げたいと考えています。
 新型コロナウイルスSARS-CoV-2は、口や鼻から体の中に入り、ヒトの鼻粘膜や気管支の細胞表面に存在するアンギオテンシン変換酵素2(ACE2)を受容体として結合します。さらに、タンパク質分解酵素によって部分分解された後に、細胞に侵入します。私たちは、ヒトの気管支や鼻粘膜の細胞を培養して、ACE2やタンパク質分解酵素など、SARS-CoV-2の感染に関わるタンパク質の発現調節や、線毛運動に対する影響を研究しています。

1. Study on the airway ciliary cells
  We humans breathe and inhale 20,000 litters of air in a day. We are always threatened by the invasion of viruses, bacteria and foreign materials. Mucus and cilia which cover the surface of airway act as a barrier against these foreign materials and function as a biological defense system. Mucus traps these inhaled foreign materials, and ciliary movement successively migrates to exclude them. In our laboratory, we prepared primary culture systems from human bronchial and nasal and mouse tracheal epithelial cells. By using these culture systems, we are studying the differential process of these airway multiciliated cells (MCCs) and ciliary movement. Especially, we are now focusing on the role of cytoskeleton (actin and actin-binding proteins) on development and movement of cilia. We also studying the expression of angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2), which is a receptor protein of SARS-CoV-2.

脳室の線毛運動についての研究:

 脳の内部には脳脊髄液でみたされたいくつかの脳室があります。脳室表面を覆う上皮細胞の一種である上衣細胞の表面には多数の運動性線毛が存在しており、脳脊髄液の流動のほか、新生した神経細胞の移動にも関わるものと見られています。この上衣細胞の線毛の異常は、脳室の拡大や水頭症を起こすことが知られていますが、その実態は明らかではありません。私たちはマウスの脳から上衣細胞の初代培養系を確立し、線毛が形成される過程の観察や線毛運動を解析しています。脳室線毛の生理的な働きを明らかにするとともに、創薬の標的として脳室線毛の動きを調節する分子の探索にあたることを考えています。

2. Study on the brain ependymal ciliary cells
  In the brain there are several ventricles filled with cerebrospinal fluid (CSF). The surface of brain ventricles is covered by ependymal cells, which are a kind of the glial cells. Ependymal cells contain many motor cilia at the cell surface. They are involved in CSF flow as well as neuroblast migration. Impairment of these ependymal cilia results in ventricular enlargement and hydrocephalus. However, the mechanisms leading to these pathological symptoms have not been clearly elucidated. In our laboratory, we constructed primary culture system of ependymal multiciliated cells (MCCs) from newborn mouse brain. They are cultured on the permeable filter. By using this culture system, we are studying the differential process of MCCs and ciliary movement. We wish to study the physiological regulation of differentiation of ependymal MCCs, and identify molecules which regulate (increase) the ciliary movement. The molecules which increase the ciliary movement may be potential targets for drugs which improve brain function.