由大阪大学牙科研究生院岩山智明助理教授和村上信也教授领导的研究小组，与米乐m6官方网站 (AIST) 生物医学研究部首席研究员冈田知子、高级研究员小仓俊彦以及 Lion Corporation 合作，正在与 Lion Corporation 合作进行一项联合研究。利用新的显微镜技术，我们以纳米级分辨率观察了成骨细胞在细胞内形成和分泌基质囊泡的过程，并在世界上首次揭示了细胞内形成的基质囊泡通过溶酶体运输，溶酶体分解细胞内不需要的物质，并分泌到细胞外。
 |
图1：使用的两种显微镜技术和基质囊泡的可视化
（T Iwayama、T Okada 等人，科学进步，自 2019 年起经过一些修改重印） |
自 1967 年首次报道使用电子显微镜观察基质囊泡以来，在阐明其形成和分泌过程方面几乎没有取得任何进展。电子显微镜无法观察活细胞，并且在样品制备过程中会产生噪音，使得基质囊泡的准确观察变得困难。为了克服这些问题，在存活状态下以高分辨率观察培养细胞，岩山助理教授和村上教授领导的研究小组使用了由 AIST 高级首席研究员 Ogura 博士开发的独特扫描电子介电常数显微镜 (SE-ADM) 以及超分辨率荧光显微镜。结果，他们成功地可视化了培养细胞在活细胞中形成和分泌基质囊泡的过程，并阐明了基质囊泡形成骨的初始过程。
这有望阐明病理学并开发出骨质疏松症和牙周病等硬组织疾病的治疗方法。
这项研究结果将于 7 月 4 日星期四凌晨 4:00（日本时间）发表在美国科学杂志《Science Advances》上。
在骨组织形成的初始过程中，人们认为成骨细胞将30-300 nm的基质囊泡分泌到细胞外是必需的，并且一直在寻求阐明这种机制。然而，对于能够观察纳米量级（十亿分之一米）微观物质的电子显微镜来说，由于样品被化学固定并置于真空中，所以无法直接观察活细胞，而能够直接观察活细胞的光学显微镜则难以观察微观物质。这就造成了技术困境。详细的分析没有取得进展，即使在专业教科书中，对骨组织形成的初始过程的描述也停留在旧假设的水平。
村上教授的研究小组利用扫描电子介电常数显微镜（SE-ADM）和超分辨率荧光显微镜，可以直接观察活细胞中的微小物质，克服了这一困境，阐明了基质囊泡的形成和分泌过程。结果，我们能够观察到活细胞中的基质囊泡，并且还发现基质囊泡在细胞内积累，通过溶酶体运输，并分泌到细胞外。
这项研究结果将加深我们对骨骼和牙齿等硬组织形成基本机制的理解，并有望阐明骨质疏松症和牙周病等硬组织疾病的病理学和治疗方法。此外，用于该观察的SE-ADM不仅能够直接观察培养细胞，还能够直接观察溶液中的各种微小物质，预计未来将应用于各种领域。
这项研究结果将于 2019 年 7 月 4 日星期四凌晨 4:00（日本时间）在线发表在美国科学杂志《Science Advances》上。
标题：“成骨细胞溶酶体在矿化中发挥核心作用”
作者姓名：Tomoaki Iwayama、Tomoko Okada、Tsugumi Ueda、Kiwako Tomita、Shuji Matsumoto、Masahide Takedachi、Satoshi Wakisaka、Takeshi Noda、Taku Ogura、Tomomichi Okano、Peter Fratzl、Toshihiko Ogura、Shinya Murakami