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脳内老化細胞の1細胞糖鎖解析による新規細胞表面マーカーの探索と糖鎖機能の解明

Research Project

Project/Area Number 22K15660
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 51030:Pathophysiologic neuroscience-related
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

小高 陽樹  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (40831243)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords老化細胞 / 中枢神経系 / 糖鎖 / 1細胞解析
Outline of Research at the Start

老化に伴う認知機能の低下には、脳組織を構成する細胞の老化が関与していることが明らかとなり、抗老化医療の新たなターゲットとして注目されている。細胞表面上の生体物質である糖鎖は、細胞の表面マーカーとして利用できるだけでなく、細胞機能を制御している重要な物質であるが、生体脳の老化細胞に発現する糖鎖はこれまで不明であった。本研究課題では、1細胞糖鎖/RNAシーケンシング法(scGR-seq)により、老齢マウスの脳組織中に含まれる老化細胞の糖鎖を解析する。これにより老化細胞を標識できる糖鎖マーカーの探索を行うと共に、糖鎖プロファイルの変化が老化表現型に与える影響を精査し、老化と糖鎖の関係を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

近年、老化に伴う身体機能の低下には、老化に伴い各組織中に出現する老化細胞が関与していることが明らかとなり、抗老化医療の新たなターゲットとして注目されている。特に細胞の外周を覆うように存在する糖鎖は、医薬品によるアクセスが容易なため有望な創薬ターゲットである。培養細胞の老化モデル系では、細胞老化に伴う細胞表面糖鎖の性状変化が報告されている。一方で、生体組織中の老化細胞はその存在比率の低さのため、バルクでの解析が難しく、培養細胞の老化モデル系で見られるような糖鎖変化が、生体中の老化細胞の糖鎖変化を正しく反映できているのか不明である。本研究では、我々の報告した1細胞糖鎖・RNAシークエンス法(scGR-seq)(Minoshima F, Ozaki H, Odaka H, Tateno H. iScience. 2021)により単一細胞のRNA情報と糖鎖情報を取得することで、これまで不明だった脳組織中に存在する老化細胞の糖鎖変化を明らかにする。さらに、生体中の糖鎖変化を指標として培養細胞の老化モデル系を構築することで、生体の細胞老化を模したモデル系の構築を目指す。こうした細胞モデルを利用し、糖鎖と細胞表現型の解析を行うことで、細胞老化による糖鎖変化が持つ生理的役割についてより深い洞察を得ることが期待できる。
これまでに、動物実験の実施に伴う倫理審査の申請を行い、scGR-seq実験実施のための準備態勢を整えている。本年度は、マウス脳からの単一細胞分取方法の検討を行った。細胞の生細胞率と回収効率は乖離液組成により異なり、最終的に解析に十分量の単一細胞を採取できる条件を決定した。また、採取した単一細胞をフローサイトメトリーで解析することにより、重要な老化指標であるリポフスチンの蓄積に伴う自家蛍光の発生を検出できることを見出した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度は、マウス脳からの単一細胞懸濁液の調製法を検討し、十分量の単一細胞を採取できる条件を決定した。さらに、採取した細胞を使ってFlowcytometry解析を行ったところ、老齢マウス脳において強い自家蛍光を発する細胞集団が生じていることが確認された。これは、老化に伴う細胞内リポフスチンの蓄積によるものと考えられ、重要な老化細胞の指標となり得る。

Strategy for Future Research Activity

老齢マウスの強自家蛍光細胞を潜在的な老化細胞と位置づけ、これらを抗体オリゴヌクレオチドで標識した上でscGR-seqで解析を行う。これにより、SASP関連遺伝子発現とリポフスチン蓄積という2つの老化指標から老化細胞を定義づけることが可能となり、各老化指標と糖鎖発現の関連性を解析することが期待される。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Single‐Cell Glycan and RNA Sequencing (scGR‐seq)2023

    • Author(s)
      Odaka Haruki、Tateno Hiroaki
    • Journal Title

      Current Protocols

      Volume: 3 Issue: 5

    • DOI

      10.1002/cpz1.777

    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Genome-wide CRISPR/Cas9 Screening Identifies KDM2B as a Modifier of Heparan Sulfate–Protein Interactions2022

    • Author(s)
      Odaka Haruki
    • Journal Title

      Trends in Glycoscience and Glycotechnology

      Volume: 34 Issue: 199 Pages: E63-E63

    • DOI

      10.4052/tigg.2203.6E

    • ISSN
      0915-7352, 1883-2113
    • Year and Date
      2022-05-27
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] ATP citrate lyase controls hematopoietic stem cell fate and supports bone marrow regeneration2022

    • Author(s)
      Umemoto Terumasa、Johansson Alban、Ahmad Shah Adil Ishtiyaq、Hashimoto Michihiro、Kubota Sho、Kikuchi Kenta、Odaka Haruki、Era Takumi、Kurotaki Daisuke、Sashida Goro、Suda Toshio
    • Journal Title

      The EMBO Journal

      Volume: 41 Issue: 8 Pages: 1-20

    • DOI

      10.15252/embj.2021109463

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The Role of Neurotrophin Signaling in Age-Related Cognitive Decline and Cognitive Diseases2022

    • Author(s)
      Numakawa Tadahiro、Odaka Haruki
    • Journal Title

      International Journal of Molecular Sciences

      Volume: 23 Issue: 14 Pages: 7726-7726

    • DOI

      10.3390/ijms23147726

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 1細胞糖鎖/RNAシーケンシング法によるiPS細胞由来神経細胞に混入する未分化細胞の糖鎖 マーカー開発2024

    • Author(s)
      小高 陽樹, 舘野 浩章
    • Organizer
      第23回日本再生医療学会総会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 1細胞糖鎖-RNAシーケンシング法によるiPS細胞由来神経細胞の解析2023

    • Author(s)
      小高 陽樹, 舘野 浩章
    • Organizer
      第17回 東北糖鎖研究会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] ミクログリア含有ヒト大脳オルガノイドによる胎生期ストレスホルモン曝露モデルの解析2023

    • Author(s)
      小高 陽樹
    • Organizer
      第 22 回日本再生医療学会総会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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