• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

全身完全透明化手法を用いた包括的神経活動・免疫応答可視化技術の開発

Research Project

Project/Area Number 16J05041
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field General medical chemistry
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

村上 達哉  東京大学, 大学院医学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords組織透明化 / CUBIC / 脳アトラス / 透明化 / ライトシート顕微鏡 / 画像解析
Outline of Annual Research Achievements

東京化成工業との共同研究により、1600以上にわたる化合物に対して透明化能を定量的に評価を行った。その際に透明化能の評価軸を1)脂質除去効率、2)骨可溶化効率、3)ヘム遊離(脱色)能、4)屈折率、5)蛍光タンパク質保持能、6)膨潤能、に分けてそれぞれの能力を定量した。その結果、全身丸ごと透明化に有用な試薬を同定することに成功したに及ばず、透明化に必要な化合物の物性を明らかにすることができた。考察の結果、脱脂に対してアミンやアミノアルコールが有用であること、屈折率調節に対してアミドおよび芳香環を有した化合物が有用であることなどである。これらの考察に基づいてCUBIC-L, CUBIC-R等と名付けた試薬を開発した。開発した試薬は東京化成工業社から購入が可能である。
開発した透明化試薬を用いて、マウス脳、腎臓、肝臓、脾臓、肺、心臓、などの主要臓器を透明化のデモンストレーションを行った。また、骨を含めたマウス全身や、ヒトの1cm3程度の大きさの臓器片も透明化することが確認され、スケーラビリティを実証した。
膨潤された脳を高解像度ライトシート顕微鏡で観察することにより、全細胞の検出が可能になった。正確に全脳全細胞を検出することで、一細胞解像度脳アトラスを作成し、活動マッピングや発達解析など多様な応用を試みた。結果、海馬歯状回に機能的に分けられた領域が発見されたことに加え、臨界期において特定の脳領域において細胞数が減少する現象を突き止めた。類似の解析は他の臓器にも応用可能である。
ヒト病理組織への応用を鑑み、死後検体の組織を実際に透明化し観察することで一細胞解像度の三次元観察を実施した。また免疫染色法と組み合わせることでヒト脳組織内の血管構造を三次元的に観察することや、核染色と組み合わせることで腎臓の糸球体構造を詳細に描出することを行った。本試薬の病理組織に対する応用が期待される。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] A three-dimensional single-cell-resolution whole-brain atlas using CUBIC-X expansion microscopy and tissue clearing2018

    • Author(s)
      Murakami Tatsuya C.、Mano Tomoyuki、Saikawa Shu、Horiguchi Shuhei A.、Shigeta Daichi、Baba Kousuke、Sekiya Hiroshi、Shimizu Yoshihiro、Tanaka Kenji F.、Kiyonari Hiroshi、Iino Masamitsu、Mochizuki Hideki、Tainaka Kazuki、Ueda Hiroki R.
    • Journal Title

      Nat Neurosci

      Volume: 21 Issue: 4 Pages: 627-637

    • DOI

      10.1038/s41593-018-0109-1

    • Related Report
      2018 Annual Research Report 2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Chemical Landscape for Tissue Clearing Based on Hydrophilic Reagents.2018

    • Author(s)
      Tainaka K, Murakami TC, Susaki EA, Shimizu C, Saito R, Takahashi K, Hayashi-Takagi A, Sekiya H, Arima Y, Nojima S, Ikemura M, Ushiku T, Shimizu Y, Murakami M, Tanaka KF, Iino M, Kasai H, Sasaoka T, Kobayashi K, Miyazono K, Morii E, Isa T, Fukayama M, Kakita A, Ueda HR.
    • Journal Title

      Cell Rep.

      Volume: 24 Issue: 8 Pages: 2196-2210

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2018.07.056

    • NAID

      120006542018

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [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

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 組織膨潤及び透明化による三次元一細胞解像度マウス脳アトラス2018

    • Author(s)
      村上達哉
    • Organizer
      日本神経科学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Three-dimensional single-cell-resolution whole-brain atlas using CUBIC-X expansion microscopy and tissue clearing2018

    • Author(s)
      Tatsuya Murakami
    • Organizer
      Annual meeting of Society for Neurosicence
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Probabilistic Mapping of Mouse Brains with Scalable and Pointillistic Analytical Platform2017

    • Author(s)
      Murakami T, Mano T, Saikawa S, Tainaka K, Ueda HR
    • Organizer
      Gordon Research Conference
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Scalable single-cell-resolution mouse brain atlas by whole-brain cell profiling2017

    • Author(s)
      Murakami T, Mano T, Saikawa S, Horiguchi AS, Shigeta D, Baba K, Shimizu Y, Mochizuki H, Tainaka K, Ueda HR
    • Organizer
      LSFM conference
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] CUBIC-Atlas: Scalable Single-cell-resolution Mouse Brain Atlas by Whole-brain Cell Profiling2017

    • Author(s)
      村上達哉
    • Organizer
      日本薬理学会年会
    • Place of Presentation
      長崎県、長崎市、長崎ブリックホール
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] CUBIC-X: Whole-organ cell analysis of mammalian brain with expansion chemical cocktails2016

    • Author(s)
      T.Murakami
    • Organizer
      Society for Neuroscience
    • Place of Presentation
      San Diego, USA
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光透過性に優れた生物材料を調製するための組成物およびその利用2016

    • Inventor(s)
      村上達哉、田井中一貴、上田泰己
    • Industrial Property Rights Holder
      村上達哉、田井中一貴、上田泰己
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2016
    • Acquisition Date
      2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi