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Development of single-cell proteomics system for accelerating drug discovery in sickle cell anemia

Research Project

Project/Area Number 17K15042
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Genome biology
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

Masuda Takeshi  熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 助教 (70383940)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords1細胞 / プロテオミクス / 油中液滴 / 高感度分析 / 質量分析 / 1細胞オミクス / 微量試料 / 赤血球 / 分化 / 超高感度分析 / 鎌状赤血球症 / 血液内科
Outline of Final Research Achievements

Single cell protein analysis is a key technology for understanding of tissue and cell heterogeneity. Mass spectrometry based proteomics is possible to comprehensively identify and quantify proteins. However, it is hardly possible to perform single cell proteomics due to low sample recovery by adsorption loss during sample preparation. To reduce the contact area of a sample solution with a plastic tube, we have developed a water droplet in oil (WinO) protocol. The number of identified peptides and signal intensity in WinO were increased 1.7-fold than those in In-solution protocol. In addition, the peptide recovery was improved by optimization of protease amount, organic solvent, beads and component of surfactants in water droplet.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

同一細胞群内における分子レベルの不均一性が報告されている。細胞の個性は、幹細胞から多様な細胞種に分化を促すなど、生命活動には欠かすことができない。一方、細胞の個性は腫瘍細胞に抗がん剤耐性を付与しガンの根治を難しくするなど、人類が生きる上でネガティブな一面も持ち合わせている。タンパク質は生命活動の中心的役割を担う。1細胞プロテオミクスを実現できれば、赤芽球分化様式の解明だけでなく、腫瘍細胞集団内の抗がん剤耐性細胞やガン幹細胞など希少細胞集団に効果的な薬剤の開発、ヒト造血幹細胞の増殖法の開発など幅広い分野に利用されることが期待される。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2018 2017

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 5 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Genome-wide CRISPR-Cas9 Screen Identifies Leukemia-Specific Dependence on a Pre-mRNA Metabolic Pathway Regulated by DCPS.2018

    • Author(s)
      Yamauchi T, et al.
    • Journal Title

      Cancer Cell.

      Volume: 33 Issue: 3 Pages: 386-400

    • DOI

      10.1016/j.ccell.2018.01.012

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A simplified and sensitive method to identify Alzheimer's disease biomarker candidates using patient-derived induced pluripotent stem cells (iPSCs)2017

    • Author(s)
      Shirotani K, Matsuo K, Ohtsuki S, Masuda T, Asai M, Kutoku Y, Ohsawa Y, Sunada Y, Kondo T, Inoue H, Iwata N
    • Journal Title

      Journal of Biochemistry

      Volume: 162 Issue: 6 Pages: 391-394

    • DOI

      10.1093/jb/mvx058

    • NAID

      40021421272

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 定量プロテオミクスの薬物治療、診断への展開2017

    • Author(s)
      増田豪, 緒方星陵,高畑智宏,伊藤慎悟,大槻純男
    • Journal Title

      臨床化学

      Volume: 46 Pages: 283-290

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 高脂肪食負荷インスリン抵抗性マウスにおける血液 脳関門および脳実質のタンパク質発現および機能の 変動2018

    • Author(s)
      緒方星陵、伊藤慎悟、増田豪、大槻純男
    • Organizer
      日本薬学会第138年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 真のプロテオミクスを目指した分析技術開発2018

    • Author(s)
      増田豪
    • Organizer
      第5 回 レクチン利用技術研究会・ワークショップ
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Genome-wide CRISPR-Cas9 Screen Identifies Leukemia-Specific Dependence on a Pre-mRNA Metabolic Pathway Regulated by DCPS2017

    • Author(s)
      Yamauchi T, Masuda T, Canver M, Seiler M, Semba Y, Shboul M, Al-Raqad M, Maeda M, Schoonenberg VAC, Cole MA, Macias-Trevino C, Ishikawa Y, Yao Q, Nakano M, Arai F, Orkin SH, Reversade B, Buonamici S, Pinello L, Akashi K, Bauer DE, Maeda T
    • Organizer
      59th American Society of Hematology Annual Meeting
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 一本鎖抗体融合分子を用いた血清AGEs修飾タンパク質の分離・濃縮法の開発2017

    • Author(s)
      福田夏希、山内聡一郎、早野翼、佐藤卓史、増田豪、堀内正隆、小橋川敬博、大槻純男、森岡弘志
    • Organizer
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 細胞内局在を制御するリン酸化サイトの網羅的同定法2017

    • Author(s)
      増田豪
    • Organizer
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Effects of diet-induced insulin resistance on protein expression at the blood-brain barrier in mice2017

    • Author(s)
      Seiryo Ogata, Shingo Ito, Takeshi Masuda, Sumio Ohtsuki
    • Organizer
      12th International Conference on Cerebral Vascular Biology
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 抗菌薬投与による腸内細菌叢減少マウスにおける脳内プロテオームの変動2017

    • Author(s)
      八木遼太郎、伊藤慎悟、増田豪、大槻純男
    • Organizer
      第34回日本薬学会九州支部大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 血液脳関門を介した脳内シクロクレアチン供給におけるクレアチントランスポーターの関与2017

    • Author(s)
      上村立記、伊藤慎悟、増田豪、大槻純男
    • Organizer
      第34回日本薬学会九州支部大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 2つの転写因子LRFとBCL11Aはそれぞれ独自の機構により胎児型ヘモグロビンの発現を抑制する2017

    • Author(s)
      Takeshi Masuda, Xin Wang, Manami Maeda, Matthew C Canver, Falak Sher, Alister PW Funnell, Chris Fisher, Maria Suciu, Gabriella E Martyn, Laura J Norton, Catherine Zhu, Ryo Kurita, Yukio Nakamura, Jian Xu, Douglas R Higgs, Merlin Crossley, Daniel E Bauer, Stuart H Orkin, Peter V Kharchenko, Takahiro Maeda
    • Organizer
      第34回日本薬学会九州支部大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 定量プロテオミクスを用いた脳脊髄液中の悪性脳腫瘍再発診断マーカーの同定2017

    • Author(s)
      高畑智宏、伊藤慎悟、平山未央、増田豪、古田拓也、中田光俊、大槻純男
    • Organizer
      第11回次世代を担う若手医療薬科学シンポジウム
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 高脂肪食負荷インスリン抵抗性マウスにおける血液脳関門および脳実質のタンパク質発現変動の解明2017

    • Author(s)
      緒方星陵、伊藤慎悟、増田豪、大槻純男
    • Organizer
      第10回 トランスポーター研究会九州部会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ショットガンプロテオミクスの試料調製で気をつけること2017

    • Author(s)
      増田豪
    • Organizer
      質量分析東北セミナー
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 経口投与型高分子医薬品の開発を目指した小腸透過性環状ペプチドの同定と評価2017

    • Author(s)
      原田智徳、山口駿介、増田豪、伊藤慎悟、大槻純男
    • Organizer
      第41回蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 高脂肪食負荷インスリン抵抗性マウスにおける定量プロテオーム解析に基づく脳関門および脳実質のタンパク質発現変動の解明2017

    • Author(s)
      緒方星陵、伊藤慎悟、増田豪、大槻純男
    • Organizer
      第41回蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 定量プロテオミクスを用いたインリ抵抗性マウスにおける血液脳関門と脳実質のタンパク質発現変動解明2017

    • Author(s)
      緒方星陵、伊藤慎悟、増田豪、大槻純男
    • Organizer
      日本プロテオーム学会 2017年大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ショットガンプロテオミクスの試料調製について2017

    • Author(s)
      増田豪
    • Organizer
      日本プロテオーム学会 2017年大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] MS-compatible Subcellular Fractionation Protocol based on Phase Transfer Surfactants2017

    • Author(s)
      Takeshi Masuda, Naoyuki Sugiyama, Sumio Ohtsuki, Yasushi Ishihama
    • Organizer
      65th ASMS Conference on Mass Spectrometry
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of MS-compatible subcellular fractionation protocol and application to large-scale identification of phosphorylation sites regulating protein subcellular localizations2017

    • Author(s)
      Takeshi Masuda
    • Organizer
      International Seminar of natural Product
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 質量分析用のペプチド試料の調製方法2018

    • Inventor(s)
      増田豪
    • Industrial Property Rights Holder
      増田豪
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-139362
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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