麻酔薬を用いた上皮細胞膜構造の形成機構の解析

• Project/Area Number: 22KJ2374
• Project/Area Number (Other): 21J00573 (2021-2022)
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Multi-year Fund (2023); Single-year Grants (2021-2022)
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 44010:Cell biology-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 松本 惇志 九州大学, 理学研究院, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2023-03-08 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 上皮細胞 / タイトジャンクション / コレステロール / 上皮間葉転換 / スフィンゴミエリン / 膜秩序性 / アルコール / 脂質二重膜 / 膜物性 / ソルバトクロミズム / 形質膜 / リポソーム / 麻酔 / 細胞接着

Outline of Research at the Start

麻酔薬は動物の麻酔だけでなく、微生物の増殖阻害など様々な生物作用を示すが、作用機構は未解明である。これまでの研究から、麻酔薬は脂質を介して様々な生物作用を引き起こす可能性が示唆されている。一方、細胞における脂質の役割は十分に明らかになっていない。そこで本研究では、明確な細胞膜構造を持ち観察に適する上皮細胞を用いて、麻酔薬の作用と、脂質組成や脂質分布変化との関連を詳細に調べることで、麻酔薬が細胞の脂質にどのような変化を引き起こし、どのような細胞現象に影響しうるのかの解明を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までの研究に引き続き、膜物性を感知して蛍光は朝の変わるソルバトクロミック色素の改良・新規開発を行った。その結果、従来の色素PKよりも耐光性、観察毒性の面で優れたFπCMの開発に成功し、論文として発表した。
また、昨年度開発した改変型PKを用いて、上皮細胞と、上皮間葉転換によって間葉細胞へと分化した細胞とを比較したところ、上皮細胞が間葉化した細胞よりも形質膜を高秩序性に保っていることを発見した。この違いを手がかりに上皮細胞と間葉細胞の脂質代謝、主にコレステロールとスフィンゴミエリンの代謝について詳細に解析を行ったところ、間葉化した細胞ではスフィンゴミエリンとコレステロールの量的なバランスが崩壊し、コレステロールが過剰蓄積した状態となることがわかった。さらに、異所的な間葉化は悪性のがん細胞でよく観察される現象であるため、この脂質代謝異常をターゲットにすることで悪性がん細胞の増殖を選択的に抑制できることも発見した。これらの結果は日本細胞生物学会にて発表し、現在論文投稿準備中である。
また、上皮細胞に対するアルコール曝露の効果も引き続き検討した。上皮細胞の細胞接着構造のうち、タイトジャンクションがアルコール曝露によって特異的に影響されることを見出した。また、上記膜秩序性プローブを用いてアルコール曝露が膜秩序性に与える影響を検討したところ、アルコール曝露によって細胞全体の膜秩序性が一過的に低下する様子が観察された。現在は、これらの現象の関連を明らかにすべく検討を行っている。

Research Products

• [Journal Article] Fluorescent Solvatochromic Probes for Long-Term Imaging of Lipid Order in Living Cells (2024)
  • Author(s): Takuya Tanaka, Atsushi Matsumoto, Andery S Klymchenko, Eiji Tsurumaki, Junichi Ikenouchi, Gen-Ichi Konishi
  • Journal Title: Advanced Science Volume: 2309721 Issue: 17 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1002/advs.202309721
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 上皮間葉転換に伴う脂質代謝バランスの変化はコレステロールの過剰蓄積を引き起こす (2024)
  • Author(s): 松本惇志、猪子誠人、細田和貴、小島崇宏、大西紘二、池ノ内順一
  • Organizer: 第75回日本細胞生物学会大会
• [Presentation] 形質膜の物性を可視化する新規プローブの開発 (2022)
  • Author(s): 松本惇志、田中拓哉、前川悠輝、辻村晃也、松森信明、小西玄一、池ノ内順一
  • Organizer: 第74回日本細胞生物学会大会