個体老化における老化細胞蓄積のメカニズム解明

• Project/Area Number: 23K24795
• Project/Area Number (Other): 22H03538 (2022-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2022-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 富松 航佑 九州大学, 生体防御医学研究所, 助教 (00614926)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000); Fiscal Year 2024: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2023: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2022: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
• Keywords: 個体老化 / 細胞老化 / 空間オミクス / 単一細胞解析

Outline of Research at the Start

個体老化の顕著な表現型は，骨格筋機能低下に伴う運動，代謝機能の棄損である．これら加齢に伴う骨格筋機能の低下は加齢性筋萎縮（サルコペニア）と定義され，死亡率との高い相関性から積極的な介入研究の必要性が示されてきた．従来の研究ではサルコペニアは，成体骨格筋に存在する骨格筋幹細胞の数が激減することで骨格筋の再生が困難となることが示唆されてきた．一方で，増殖せずに組織内で保持されているはずの幹細胞数が老化に伴い減少するメカニズムについて未だ不明な点が多い．本研究では，個体老化に伴う組織全体の骨格筋幹細胞数の減少を幹細胞ニッチの機能破綻に着目し，老化細胞の形成と伝播の観点から解明を試みる．

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、組織に老化細胞が蓄積し、周辺の細胞を変質させることで骨格筋幹細胞数が減少するに至るメカニズムを解明する。本年度は組織内での細胞間相互 作用を解析する空間オミクスの系の構築を重点的に行った。まず、骨格筋組織において空間情報を維持して活性化シグナル伝達や細胞状態を網羅的に解析するため、細胞の染色と消光を繰り返す連続免疫染色法を開発した。薬剤で容易に開裂可能なリンカーを介して抗体に蛍光物質を付加し、抗体を用いた標的の染色後、薬剤で蛍光シグナルが消光されることを確認した。また消光後のサンプルを用いて他の標的タンパク質が染色されることを確認し、連続的にタンパク質の空間データを取得可能であることを示した。また併行して空間トランスクリプトーム手法RNA Seq-smFISHの立ち上げを行った。本手法は単一分子のRNAを輝点として検 出し、細胞あたりの輝点数を遺伝子発現としてカウントする。RNAを検出するためのターゲット配列を決定し、標的RNAあたり２４種類のプローブをデザインした。次にデザインしたプローブを用いてRNAを検出するために、サンプル調整法の条件検討を行った。サンプルをゲルに封入し、タンパク質除去を行うことでバックグラウンドの低減及び単一RNA分子の検出に成功した。今後は連続免疫染色後の組織サンプルを用いてSeq-smFISHで単一RNA分子の輝点検出条件を検討するとともに、老化組織を用いた空間オミクスの実データ取得を行う。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初予定に沿って、データ取得を進めており当初の計画通りに進展している。

Strategy for Future Research Activity

研究計画に従って進めていく。

Research Products

• [Journal Article] Precise immunofluorescence canceling for highly multiplexed imaging to capture specific cell states (2024)
  • Author(s): omimatsu Kosuke、Fujii Takeru、Bise Ryoma、Hosoda Kazufumi、Taniguchi Yosuke、Ochiai Hiroshi、Ohishi Hiroaki、Ando Kanta、Minami Ryoma、Tanaka Kaori、Tachibana Taro、Mori Seiichi、Harada Akihito、Maehara Kazumitsu、Nagasaki Masao、Uchida Seiichi、Kimura Hiroshi、Narita Masashi、Ohkawa Yasuyuki
  • Journal Title: Nature Communications Volume: in press
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Precise immunofluorescence canceling for highly multiplexed imaging capturing specific cell state (2023)
  • Author(s): Tomimatsu Kosuke、Fujii Takeru、Bise Ryoma、Hosoda Kazufumi、Taniguchi Yosuke、Ochiai Hiroshi、Ohishi Hiroaki、Ando Kanta、Minami Ryoma、Tanaka Kaori、Tachibana Taro、Mori Seiichi、Harada Akihito、Maehara Kazumitsu、Nagasaki Masao、Uchida Seiichi、Kimura Hiroshi、Narita Masashi、Ohkawa Yasuyuki
  • Journal Title: bioRxiv Volume: -
  • DOI: 10.1101/2023.10.17.561810
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 細胞状態のダイナミクスを解析する空間マルチオミクス技術の開発 (2023)
  • Author(s): 富松 航佑、藤井 健 、備瀬 竜馬、 細田 一史、大石 裕晃、落合 博、内田 誠一、大川 恭行
  • Organizer: 第46回日本分子生物学会年会 シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] Precise immunofluorescence canceling for highly multiplexed imaging capturing specific cell state (2023)
  • Author(s): Kosuke Tomimatsu, Takeru Fujii, Yasuyuki Ohkawa
  • Organizer: 8th International Cell Senescence Association meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Spatial multi-omics reveals dynamics of cell state (2023)
  • Author(s): 富松航佑
  • Organizer: 第82回日本癌学会学術総会
  • Invited
• [Presentation] 細胞状態変化を計測するためのマルチオミクス技術開発 (2023)
  • Author(s): 原田哲仁、富松航佑
  • Organizer: 第16回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Invited
• [Presentation] 細胞状態変化を計測するマルチオミクス技術開発 (2023)
  • Author(s): 原田哲仁、富松航佑
  • Organizer: 第46回日本分子生物学会年会 バイオテクノロジーセミナー
  • Invited
• [Presentation] 空間マルチオミクスによる細胞状態と空間分布特徴の解析 (2022)
  • Author(s): 富松航佑
  • Organizer: 第45回分子生物学会
  • Invited
• [Presentation] 空間マルチオミクスによる細胞状態の特徴量解析 (2022)
  • Author(s): 富松航佑
  • Organizer: 第３回ゲノム生物物理学セミナー
  • Invited
• [Presentation] 単一細胞レベルでタンパク質の空間プロファイルをする連続免疫染色法の開発 (2022)
  • Author(s): 富松航佑
  • Organizer: 第15回日本エピジェネティクス研究会年会
• [Book] Precision Medicine (2023)
  • Author(s): 富松 航佑,原田 哲仁
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 北隆館
• [Book] 生体の科学 (2023)
  • Author(s): 原田 哲仁 ,富松 航佑 ,武 千メイ, 大川 恭行
  • Total Pages: 5
  • Publisher: 公益財団法人金原一郎記念医学医療振興財団・医学書院
• [Remarks] 九州大学 トランスクリプトミクス分野ホームページ
  • URL: https://tx.bioreg.kyushu-u.ac.jp/