| Project/Area Number |
22K15435
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 49030:Experimental pathology-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
久保田 晋平 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 特任講師 (90808859)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | システム生物学 / 免疫学 / 組織透明化 / システムズバイオロジー / 全細胞解析 / 神経免疫連関 |
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| Outline of Research at the Start |
申請者は慢性炎症性疾患の病態が固定化する前の超早期段階における医療介入・先制医療を実現するためには微小炎症の時空間的多様性・遷移状態 (微小炎症ネットワーク) を定量的に評価するための研究手法が必要であると考え、本研究において“微小炎症ネットワークの解明に資する全身全細胞解析技術の開発”に取り組む。
本研究で確立する網羅的な1細胞解像度での微小炎症解析技術は超早期段階における医療介入・先制医療を実現するための基盤技術となり、医学・生物学分野に対して広く波及効果を持つと期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、“微小炎症ネットワークの解明に資する全身全細胞解析技術の開発”である。これまで研究者らは炎症において重要な細胞・分子の同定に取り 組んできた。しかしながら技術的な限界により、慢性炎症性疾患の発端である微小炎症の時空間的多様性・遷移状態を理解することは依然として困難である。多種類の免疫細胞群によって惹起される微小炎症ネットワークの理解には分離された細胞を対象とする解析手法だけでは不十分であり、個体内の細胞の位置情報を保持した状態で細胞の機能情報を包括的に解析する手法が必要である。 本研究課題提案者は多細胞システムの解析基盤技術として組織透明化技術を用いた全細胞観察技術、マルチプレックスin situ ハイブリダイゼーション技術、マイクロエマルジョン技術を用いたオミクス解析に着目し研究を推進している。2023 年度は特に蛍光プローブの開発、マイクロエマルジョン技術を用いたオミクス解析に取り組み、金粒子を用いた微小炎症検出系の開発(Naim F et al. Bio Protoc. 2023 Apr 5;13(7):e4644.)、個体レベルでの低酸素状態の可視化手法の開発(Sakamoto et al., ACS Nano. 2024 Feb 13;18(6):5167-5179.)、GVHD（移植片対宿主病）予防薬であるカルシニューリン阻害薬が一過性（transitory）疲弊T細胞を誘導することで、逆慢性GVHDの発症してしまう機構の解明などを行った(Senjo et al., Calcineurin inhibitor inhibits tolerance induction by suppressing terminal exhaustion of donor T cells after allo-HCT. Blood. 2023 Aug 3;142(5):477-492.)。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題提案者はこれまでに個体内の細胞の位置情報・機能情報を包括的に解析する手法として組織透明化手法の開発を進めており、がん微小転移など個体に おいて非常に少数な細胞によって引き起こされる生命現象の定量的解析に成功している。2023年度は蛍光プローブの開発、マイクロエマルジョン技術を用いたオミクス解析に取り組み、金粒子を用いた微小炎症検出系の開発(Naim et al., Bio Protoc, 2023)、個体レベルでの低酸素状態の可視化手法の開発(Sakamoto et al., ACS Nano, 2024)、GVHD（移植片対宿主病）予防薬であるカルシニューリン阻害薬が一過性（transitory）疲弊T細胞を誘導することで、逆慢性GVHDの発症してしまう機構の解明などを行った。
特に個体レベルでの低酸素状態の可視化手法の開発に関しては1.組織透明化試薬(BABB, Basilified BABB, Acidified BABB, CUBIC-R, CUBIC-R+, Acidified CUBIC-R)における蛍光色素(FITC, TAMRA, SI-Rhodamine, Cy3, Cy5, Tokyo Green, Me-Si-Rhodol, Me-Si-Rhodamine, PO-Rhodamine, BODIPY)の光物性評価、2.蛍光標識したPimonidazoleの低酸素細胞の取り込み効率評価、3.個体における低酸素細胞の可視化を行うことで、個体レベルでの低酸素状態の可視化プローブとしてMe-Si-Rhodol標識Pimonidazole、BODIPY標識Pimonidazoleが利用可能であることを発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、多発性硬化症をモデルとして微小炎症の多次元的な発生・消滅・増幅・定着機構を解明するために、申請者らが開発してきた全身全細胞を1細胞解 像度で網羅的に観察するための組織透明化技術および大容量画像の解析技術を応用発展させ、新規微小炎症検出系、低酸素検出系を確立した。現在は、1.Click反応を応用することで個体レベルで生体情報を取得する方法の開発、2.酸化ストレスを検出するためのプローブ開発を行っている。これらの開発が進むことにより、微小炎症の発生からその増幅による慢性炎症への発展、その消滅による未病状態の維持まで、時空間的に微小炎症 ネットワークのダイナミクスを定量的に解明することが可能となると考えている。北海道においては再生医療に基づく新規治療法の実用化を目指す複数の企業が存在している。本技術は個体内に存在する微小炎症を定量的に評価することが可能であるため、微小炎症の制御による新規再生医療技術シーズの創出・検証に貢献が可能であると考えている。
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