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Elucidation of mechanism of chronic intestinal inflammation at single-cell level using optogenetic technique

Publicly Offered Research

Project AreaPreventive medicine through inflammation cellular sociology
Project/Area Number 18H05033
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

高山 和雄  大阪大学, 薬学研究科, 助教 (10759509)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Keywords光操作 / 腸管上皮細胞 / 慢性炎症 / 腸炎 / 光遺伝学 / ゲノム編集 / 1細胞 / 大腸がん / 幹細胞
Outline of Annual Research Achievements

慢性的な炎症状態は線維化や発がんに繋がる重大なリスクファクターである。1細胞解析技術の進歩により、1細胞レベルでの慢性炎症の解明が進展している。1細胞レベルで炎症細胞社会を順遺伝学的に理解する研究は精力的に実施されているが、1細胞レベルでゲノム変異を人為的に誘導し、炎症細胞社会を逆遺伝学的に理解する試みはほぼ実施されていない。我々はこれまでに、光を照射した部位のみでゲノム・遺伝子発現を操作できるシステムを構築済みであるため(ACS Chem Biol. 2018 Feb 16;13(2):449-454.)、炎症に関連したゲノム変異を1細胞に導入することができると考えた。本研究では、従来の順遺伝学的アプローチにより得られた腸炎及びそれに付随する大腸癌に関連したゲノム変異を1細胞レベルで導入し、腸炎を起点とする大腸癌の進行の予測及び予防に役立つ因子を同定することを目指す。まず、我々がこれまでに開発してきたヒト腸管単層膜モデル(Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2019;8(3):513-526.)に対して、光照射により1細胞レベルで遺伝子異常を導入することを試みた。ここでは、光依存的に外来遺伝子発現を誘導可能なGAVPOシステムを用いた。光毒性を回避するために、より短い光照射時間で外来遺伝子発現を誘導・維持できる改良型GAVPOシステムの開発を試みた。GAVPOシステムに複数の遺伝子変異を導入することにより、15分の光照射で外来遺伝子の発現を24時間以上持続できることを確かめた。本手法を用いて、光依存的にがん関連遺伝子をヒト腸管単層膜モデルに発現させた。その結果、光照射細胞のみで、目的のがん関連遺伝子の発現が誘導できることが確かめられた。本手法を用いることにより、任意の空間パターンでがん関連遺伝子を操作できるようになると期待できる。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (2 results) (of which Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Establishment of SLC15A1/PEPT1-knockout human induced pluripotent stem cell line for intestinal drug absorption studies2019

    • Author(s)
      Kawai K., Negoro R., Ichikawa M., Yamashita T., Deguchi S., Harada K., Hirata K., Takayama K., Mizuguchi H.
    • Journal Title

      Mol Ther Methods Clin Dev.

      Volume: 17 Pages: 49-57

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Generation of human iPS cell-derived intestinal epithelial cell monolayers by CDX2 transduction2019

    • Author(s)
      Takayama K., Negoro R., Yamashita T., Kawai K, Ichikawa M, Mori T, Nakatsu N, Harada K, Ito S, Yamada H, Yamaura Y, Hirata K, Ishida S, Mizuguchi H.
    • Journal Title

      Cell Mol Gastroenterol Hepatol.

      Volume: 8 Pages: 513-526

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Efficient Generation of Small Intestinal Epithelial-like Cells from Human iPSCs for Drug Absorption and Metabolism Studies2018

    • Author(s)
      Negoro Ryosuke、Takayama Kazuo、Kawai Kanae、Harada Kazuo、Sakurai Fuminori、Hirata Kazumasa、Mizuguchi Hiroyuki
    • Journal Title

      Stem Cell Reports

      Volume: 11 Issue: 6 Pages: 1539-1550

    • DOI

      10.1016/j.stemcr.2018.10.019

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Generation of photoactivatable adenovirus vector for spatiotemporally controllable gene therapy2019

    • Author(s)
      Kazuo Takayama
    • Organizer
      第57回日本生物物理学会年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ヒトiPS細胞由来肝細胞および小腸細胞の作製とMPSシステムへの応用2019

    • Author(s)
      高山和雄
    • Organizer
      日本動物実験代替法学会 第32回大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 小腸上皮様細胞の製造方法2019

    • Inventor(s)
      水口裕之、高山和雄、根来亮介、初山麻子、戸坂泰弘、榎竜嗣
    • Industrial Property Rights Holder
      阪大、基盤研、タカラバイオ
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-117536
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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