近赤外光発光イメージングを用いた非侵襲的・経時的なマウス脳内細胞状態定量法の開発

• Project/Area Number: 14J01180
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: System genome science
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 久保田 晋平 東京大学, 医学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 癌転移モデル / イメージング / システム生物学 / システムズ生物学

Outline of Annual Research Achievements

自己免疫疾患や癌転移といった少数細胞が原因となる全身性疾患において、全身・全臓器一細胞解像度イメージングを用いた定量的解析手法は病態理解、治療法開発の基盤技術となる。
透明化処理後臓器の光透過性、イメージング画像の解像度を定量化することによって、それぞれの臓器に対して最適な屈折率を検討する。免疫細胞、間質細胞などに対する免疫染色の条件検討を行い、癌細胞を取り巻く様々な微小環境の構成細胞可視化に取り組んだ。最初に個体・臓器レベルでの癌微小環境観察系を確立し、癌転移巣の時系列的変遷の検出に取り組んだ。次に免疫染色を行い血管系の描出を行うことにより、癌転移巣と血管系との距離を一細胞解像度で定量化した。一細胞解像度で脳転移巣の病態解析を行ったのは世界初である。癌微小環境可視化の技術を確立した後に、同じ癌細胞種の異なる臓器に対する転移形式の差異、異なる癌細胞種の同じ臓器に対する転移形式の差異を病理学的に定量解析した。
包括的に哺乳類個体の細胞ネットワークを観察する技術を開発することにより「個体レベルのシステム生物学」が可能となった。久保田らの開発した透明化手法は臓器を均一に染色することのできる免疫組織化学染色法と組み合わせる事によって分子から細胞そして個体という多階層にわたる複雑な生命現象の解明に更なる力を発揮すると期待できる。更にこの技術により臓器に存在する少数細胞の同定そして細胞同士の関連性が初めて明らかになると考えており、癌や免疫疾患を始めとした医学分野において新たな視点を生み出すと期待出来る。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Chemical Principles in Tissue Clearing and Staining Protocols for Whole-Body Cell Profiling. (2016)
  • Author(s): Tainaka K, Kuno A, Kubota SI, Murakami T, Ueda HR.
  • Journal Title: Annu. Rev. Cell Dev. Biol. Volume: 32 Issue: 1 Pages: 713-741
  • DOI: 10.1146/annurev-cellbio-111315-125001
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 1細胞解像度個体全身三次元イメージング (2015)
  • Author(s): 久保田晋平,田井中一貴,上田泰己
  • Journal Title: 細胞工学 Volume: No.3 Pages: 278-282
• [Journal Article] Whole-body imaging with single-cell resolution by tissue-decolorization (2014)
  • Author(s): Kazuki Tainaka*, Shimpei I. Kubota*, Takeru Q. Suyama, Etsuo A. Susaki, Dimitri Perrin, Maki Ukai-Tadenuma, Hideki Ukai, and Hiroki R. Ueda. *Co-first author
  • Journal Title: Cell Volume: 159 Issue: 4 Pages: 911-924
  • DOI: 10.1016/j.cell.2014.10.034
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Whole-body quantitative analysis of cancer metastasis. (2017)
  • Author(s): Kubota SI, Takahashi K, Nishida J, Ehata S, Miyazono K., Tainaka K., Ueda HR.
  • Organizer: 第90回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 長崎ブリックホール、長崎新聞文化ホール (長崎、長崎市)
  • Year and Date: 2017-03-15
• [Presentation] Whole-organ pathology of cancer metastasis with single cell resolution. (2017)
  • Author(s): Kubota SI, Takahashi K, Nishida J, Tainaka K., Ehata S, Miyazono K., Ueda HR.
  • Organizer: KEYSTONE SYMPOSIA Inflammation-Driven Cancer: Mechanisms to Therapy (J7),
  • Place of Presentation: Keystone, USA
  • Year and Date: 2017-02-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Whole-organ quantitative analysis of cancer metastasis. (2016)
  • Author(s): Kubota SI, Takahashi K, Nishida J, Ehata S, Miyazono K.
  • Organizer: The 75th Annual Meeting of the Japanese Cancer Association
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 (神奈川、横浜市)
  • Year and Date: 2016-10-06
• [Presentation] Quantiative cell profilingwith whole-organ imaging. (2016)
  • Author(s): Kubota SI, Tainaka K, Suyama TQ, Susaki EA, Ueda HR.
  • Organizer: QBiC symposium 2016
  • Place of Presentation: Henri Life Science Center (Osaka, Toyonaka)
  • Year and Date: 2016-09-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Whole-Body Imaging with Single Cell Resolution for Unbiased Analysis of Cell Status. (2016)
  • Author(s): Kubota SI, Tainaka K, Suyama TQ, Susaki EA, Ueda HR. ポスター, 2016年7月
  • Organizer: The 5th JCA-AACR Special Joint Conference
  • Place of Presentation: Tokyo Bay Maihama Hotel Club Resort (Chiba, Urayasu-shi)
  • Year and Date: 2016-07-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Whole-body imaging for unbiased analysis of cell status. (2015)
  • Author(s): 久保田晋平、田井中一貴、須山孟、洲崎悦生、上田泰己.
  • Organizer: 第22回日本時間生物学会学術大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-11-21
• [Presentation] Whole-body imaging for unbiased analysis of immune cell distribution (2015)
  • Author(s): 久保田晋平
  • Organizer: 第44回 日本免疫学会
  • Place of Presentation: 北海道
  • Year and Date: 2015-11-18
• [Presentation] Whole body imaging with single cell resolution by tissue decolorization and lipid removal. (2015)
  • Author(s): 久保田晋平、田井中一貴、須山孟、洲崎悦生、上田泰己.
  • Organizer: 2015 Gordon Research Conference on Synthetic Biology
  • Place of Presentation: Newry
  • Year and Date: 2015-06-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Whole body imaging with single cell resolution by the CUBIC perfusion protocol (2015)
  • Author(s): Shimpei I. Kubota, Kazuki Tainaka, Takeru Q. Suyama, Etsuo A. Susaki, Hiroki R. Ueda
  • Organizer: 第88回日本薬理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2015-03-15
• [Presentation] Whole body imaging with single cell resolution by the CUBIC perfusion protocol (2015)
  • Author(s): Shimpei I. Kubota, Kazuki Tainaka, Takeru Q. Suyama, Etsuo A. Susaki, Hiroki R. Ueda
  • Organizer: The Third Annual winter q-bio meeting
  • Place of Presentation: ハワイ
  • Year and Date: 2015-02-19
• [Presentation] 、生体組織透明化•脱色化試薬による一細胞解像度個体丸ごとイメージング技術の開発2 (2014)
  • Author(s): 久保田晋平,田井中一貴,上田泰己
  • Organizer: 第131回日本薬理学会関東部会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-10-11
• [Presentation] Whole-organ, whole-body imaging with single-cell resolution using chemical cocktails 2 (2014)
  • Author(s): Shimpei I. Kubota, Kazuki Tainaka, Hiroki R. Ueda
  • Organizer: TOKYO TRANSLATIONAL THERAPEUTICS MEETING
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-09-24
• [Remarks] マウスを丸ごと透明化し 1 細胞解像度で観察する新技術
  • URL: http://www.m.u-tokyo.ac.jp/news/admin/release_20141104.pdf