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マクロファージの異常な活性化に起因する慢性炎症発症機序の解明

Publicly Offered Research

Project AreaMutli-dimensional fluorescence live imaging of cellular function and molecular activity
Project/Area Number 25113716
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionThe University of Tokushima

Principal Investigator

堀川 一樹  徳島大学, 大学院ヘルスバイオサイエンス研究部, 教授 (70420247)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000)
Fiscal Year 2014: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2013: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Keywordsイメージング / マクロファージ / 炎症
Outline of Annual Research Achievements

マクロファージの炎症応答を可視化する事を目的に、インフラマソームを介したcaspase-1プロテアーゼ活性をモニターできるFRET型指示薬を開発した。分子設計として、caspase-1が認識・切断するタンデムペプチドモチーフの両端に蛍光タンパク質ECFPならびにcp173Venusを有するFRET解消型指示薬を構築した。試験管内アッセイで十分な応答を示す事を確認した後、細胞内アッセイを実施した。細胞質分布型の指示薬をレンチウイルスを用いて単球系細胞株THP1細胞に導入し、様々な刺激に伴うcaspase-1活性を計測した。その結果、ATP添加によるプリン受容体刺激、シリカビーズもしくは細菌の貪食のいずれにおいても、細胞質分布型の指示薬のFRETシグナルが解消されることを単一細胞レベルで確認した。シグナル変化はall-or-nonタイプで、その時間スケールは応答の開始から10分以内に完了するなど、細胞死を制御する他のcaspaseファミリーの活性化に比べ急峻な反応であること、刺激応答のタイミングは細胞毎に異なり、刺激の強度に応じ待ち時間積算型の分布を示すこと、が明らかになった。なお、caspase-1の活性化に伴い、細胞膜の透過性が急激に上昇し指示薬を含む細胞内容物が放出されるため、刺激応答した死細胞を同定することができないという問題が明らかになった。そこで刺激応答後の細胞も検出できるよう指示薬を細胞内に滞留させる方法を検討したところ、指示薬を細胞膜に局在させる事で刺激応答後の細胞も検出できることを明らかにした。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2015 2014 2013

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Identification of polyethylene glycol-resistant macrophages on stealth imaging in vitro using fluorescent organosilica nanoparticles2015

    • Author(s)
      Nakamura M, Hayashi K, Nakano M, Kanadani T, Miyamoto K, Kori T, Horikawa K.
    • Journal Title

      ACS Nano.

      Volume: 9 Issue: 2 Pages: 1058-1071

    • DOI

      10.1021/nn502319r

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Recent progress in the development of genetically encoded Ca<sup>2+ </sup>indicators2015

    • Author(s)
      Horikawa K
    • Journal Title

      The Journal of Medical Investigation

      Volume: 62 Issue: 1.2 Pages: 24-28

    • DOI

      10.2152/jmi.62.24

    • NAID

      130005129691

    • ISSN
      1343-1420, 1349-6867
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] In vivo visualization of subtle, transient and local activity of astrocytes using an ultrasensitive Ca2+ indicator.2014

    • Author(s)
      Kanemaru K, Sekiya H, Xu M, Satoh K, Kitajima N, Yoshida K, Okubo Y, Sasaki T, Moritoh S, Hasuwa H, Mimura M, Horikawa K, Matsui K, Nagai T, Iino M, Tanaka KF
    • Journal Title

      Cell Rep

      Volume: 8(1),311 Issue: 1 Pages: 311-318

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2014.05.056

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Genetically encoded Ca2+ indicators; expanded affinity range, color hue and compatibility with optogenetics.2014

    • Author(s)
      Nagai T, Horikawa K, Saito K, Matsuda T
    • Journal Title

      Frontiers in Neuroscience

      Volume: 7 Pages: 25-25

    • DOI

      10.3389/fnmol.2014.00090

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Fluorescent probes for bio-imaging of bone2014

    • Author(s)
      Kazuki Horikawa
    • Journal Title

      THE BONE

      Volume: Vol.28 No.2

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Journal Article] Spatiotemporal regulation of Ca2+ dynamics in live cells revealed by Ca2+ imaging.2014

    • Author(s)
      Kazuki Horikawa and Takeharu Nagai
    • Journal Title

      CLINICAL CALCIUM

      Volume: Apr;23(4) Pages: 527-533

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 生理機能を可視化するFRETプローブの開発2014

    • Author(s)
      堀川一樹
    • Organizer
      第55回 日本生化学会 中国・四国支部例会
    • Place of Presentation
      愛媛大学(愛媛県松山市)
    • Year and Date
      2014-06-06
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ライブイメージングを容易にする高機能性指示薬の開発2014

    • Author(s)
      堀川一樹
    • Organizer
      第91回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学( 鹿児島県)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 2個の細胞で多細胞は作れるか:細胞性粘菌の多細胞化を可能にする細胞の数2013

    • Author(s)
      佐藤朗、堀川一樹
    • Organizer
      第36回日本分子生物学会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場( 兵庫県)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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