全身・全臓器透明化を用いた癌微小環境解析技術の構築

• Project/Area Number: 17J30007
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Experimental pathology
• 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(PD)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 組織透明化 / シングルセルバイオロジー / がん / がん転移 / がん微小環境

Outline of Annual Research Achievements

透明化技術は、近年もっとも注目を浴びている生命科学関連技術の一つであり、国内外の様々な研究グループが生体組織透明化に取り組んでいる。これらの組織透明化技術の開発は主に神経科学研究の分野において発展してきており、マウス脳の透明化は新たな知見を生み出し始めている。 申請者らが2014年に報告した透明化試薬は、光の散乱因子である脂質を高度に除去する性能に加えて、光を吸収するヘムを代表とする生体色素を高効率に脱色す る性質を有しているため、既存の透明化技術と比較して、全身の様々な臓器に適用可能な透明化試薬である。申請者は自身が報告した透明化手法を光の散乱の観 点から最適化することによって、成獣マウスの全身一細胞解像度イメージングを可能とする透明化試薬を2017年に発表した。この新規透明化試薬は既存の手法では困難であった成獣マウスの一細胞解像度イメージングに必要な透明度を達成した。この透明化手法をさまざまなマウスがん転移モデルへと応用することにより、全身のがん微小転移の一細胞解像度イメージングに成功した。このように開発した組織透明化手法を生物発光イメー ジングや病理学的な解析といった従来の手法と組み合わせることにより、臓器・個体レベルでの網羅的1細胞解析の基盤技術を構築した。本技術を用いることにより、血小板およびマクロファージが TGF-beta刺激で EMTを誘導した肺がん細胞のがん転移を促進すること、またTGF-beta刺激で EMTを誘導した肺がん細胞は転移巣の形成能力が低い EMT非誘導肺がん細胞のがん転移を片利共生的に促進することを明らかにした。この技術は今まで捉えきることができなかったがん微小環境を臓器・個体レベルで正確に捉え、抜本的治療に資する先駆的技術となることが期待される。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] 組織透明化による全身全細胞解析 (2018)
  • Author(s): 久保田晋平、高橋恵生、上田泰己、宮園浩平
  • Journal Title: The LIpid Volume: 29 Pages: 240-244
• [Journal Article] Whole-Body Profiling of Cancer Metastasis with Single-Cell Resolution (2017)
  • Author(s): Kubota Shimpei I.、Takahashi Kei、Nishida Jun、Morishita Yasuyuki、Ehata Shogo、Tainaka Kazuki、Miyazono Kohei、Ueda Hiroki R.
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 20 Issue: 1 Pages: 236-250
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.06.010
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 組織透明化を用いた癌転移起点細胞の探索 (2020)
  • Author(s): 久保田晋平
  • Organizer: 新学術（シンギュラリティ×細胞ダイバース）合同ワークショップ
  • Invited
• [Presentation] 腫瘍組織内ダイバーシティーの解析に資する全身全細胞解析技術の構築 (2020)
  • Author(s): Shimpei I Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, Kazuki Tainaka, Ueda R. Hiroki, Kohei Miyazono
  • Organizer: 第5回公開シンポジウム「多面的1細胞解析技術が解き明かす細胞社会ダイバーシティー」
• [Presentation] Whole-body/organ profiling of tumor diversity (2020)
  • Author(s): 久保田晋平
  • Organizer: 細胞ダイバース 第3回若手ワークショップ
• [Presentation] Whole-organ profiling of cancer metastasis by tissue clearing and light-sheet fluorescent microscopy (2020)
  • Author(s): Shimpei I Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, Kazuki Tainaka, Ueda R. Hiroki, Kohei Miyazono
  • Organizer: 第93回薬理学会
• [Presentation] Whole-body profiling of cancer metastasis by tissue clearing (2019)
  • Author(s): Shimpei I Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, Kazuki Tainaka, Ueda R. Hiroki, Kohei Miyazono
  • Organizer: Gordon Research Conference Synthetic Biology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Whole-body profiling of cancer metastasis by tissue clearing and light-sheet microscopy (2019)
  • Author(s): Shimpei I Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, Kazuki Tainaka, Ueda R. Hiroki, Kohei Miyazono
  • Organizer: Keystone symposia: Cancer metastasis: The Role of Metabolism, Immunity and the Microenvironment(M2)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] がん微小環境の全身全細胞解析を指向する組織透明化技術の構築 (2019)
  • Author(s): Shimpei I Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, Kazuki Tainaka, Ueda R. Hiroki, Kohei Miyazono
  • Organizer: 定量生物の会 第九回年会
• [Presentation] がん組織不均一性に資する全身全細胞解析技術の構築 (2019)
  • Author(s): Shimpei I Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, Kazuki Tainaka, Ueda R. Hiroki, Kohei Miyazono
  • Organizer: 細胞ダイバース 第３回公開シンポジウム
• [Presentation] がん組織不均一性を可視化するための基盤技術開発 (2019)
  • Author(s): 久保田晋平
  • Organizer: 細胞ダイバース 第２回若手ワークショップ
• [Presentation] Whole-organ profiling of drug resistance in cancer (2018)
  • Author(s): Shimpei I Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, Kazuki Tainaka, Ueda R. Hiroki, Kohei Miyazono
  • Organizer: The 18th World Congress of Basic and Clinical Pharmacology (WCP2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Whole-organ quantitative analysis of cancer metastasis with CUBIC-Cancer analysis (2018)
  • Author(s): Shimpei I. Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, Kohei Miyazono
  • Organizer: 第77回日本癌学会総会
  • Invited
• [Presentation] がん組織不均一性への挑戦 (2018)
  • Author(s): Shimpei I. Kubota
  • Organizer: 新学術領域研究「細胞ダイバース」第一回若手ワークショップ
• [Presentation] Whole-body profiling of cancer metastasis with CUBIC-Cancer analysis (2018)
  • Author(s): Shimpei I Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, Kazuki Tainaka, Ueda R. Hiroki, and Kohei Miyazono
  • Organizer: Keystone symposia: T cell Dysfunction, Cancer, Infection
• [Presentation] Whole-organ profiling of the effect of anti-tumor drug with CUBIC-Cancer analysis (2017)
  • Author(s): Shimpei I Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, and Kohei Miyazono
  • Organizer: 第78回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Whole-body/organ profiling of cancer metastasis with CUBIC-Cancer analysis (2017)
  • Author(s): Shimpei I Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, Kazuki Tainaka, Ueda R. Hiroki, and Kohei Miyazono
  • Organizer: 2017年度 生命科学系学会合同年次大会
• [Presentation] Whole-body profiling of cancer metastasis with single cell resolution (2017)
  • Author(s): Shimpei I. Kubota
  • Organizer: TGF-β Meeting in Uppsala
• [Remarks] 第40回若手研究者の肖像 マウス個体を透明化するプロトコル確立、生命機能を設計・構築する研究を目指す
  • URL: https://bio.nikkeibp.co.jp/atcl/report/16/082300009/101700026/
• [Remarks] 第31回（2017年度）独創性を拓く 先端技術大賞 受賞者
  • URL: http://www.fbi-award.jp/sentan/jusyou/index.html
• [Remarks] 第３４回井上学術賞、井上研究奨励賞および第１０回井上リサーチアウォードの受賞者が決定しました
  • URL: http://www.inoue-zaidan.or.jp/b-01.html?eid=00033
• [Remarks] BBC, Spreading cancer caught on film
  • URL: http://www.bbc.com/news/health-40493876
• [Remarks] 東京大学, “組織透明化による全身全細胞解析基盤の構築: がん転移を1細胞ごとに見ることが可能に”
  • URL: http://www.m.u-tokyo.ac.jp/news/admin/release_20170706.pdf
• [Remarks] Best of Cell Reports 2017
  • URL: http://info.cell.com/best-of-cell-reports-2017