2015 Fiscal Year Research-status Report
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15K08174
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
古家 喜四夫 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 研究員 (40132740)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ATPシグナリング / ATPイメージング / メカノバイオロジー / 機械受容 / ヘミチャネル / メカノ刺激 / 肺 / 3D培養 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はATP放出の多様さがどのように生じそれが生理学的にどのような意味を持つのかを私たちの開発したATPリアルタイムイメージング法を主体に解明し、ATP細胞間シグナリング系の全体像解明に寄与することを目的としている。当年度は、装置としては組織・器官レベルの観測を可能にする低倍のマクロ顕微鏡を用いたATPイメージングシステムを構築した。このシステムはルミネッセンスのイメージングと同時に透過像あるいは落射像を赤外光を用いてイメージングでき、細胞や組織の動きとATP放出の様子の同時観察を可能にしている。これを用い、肺動脈または気道からルシフェリン-ルシフェレース溶液を潅流したラット摘出肺に、気道を介し膨張させるといった機械刺激を与えると、肺胞においてATPが放出されることを初めて観測することができた。この方法は組織におけるATP放出の機序と役割を探る上で極めて重要である。
また、がんや正常組織のモデル系を構築するため、各種の乳腺細胞のコラーゲンゲルやマトリゲルを用いた3D培養系を開発しており、この系に対するストレッチや低張溶液刺激によるATP放出を観察した。その結果、低張刺激によるATP放出のパターンががん細胞と正常細胞で異なり、がん特異的なATP放出機序の存在が示唆された。がん微小環境中の高濃度のATPは細胞外分解酵素によってアデノシンに変換され、アデノシンの慢性的な存在はがんの免疫抑制に寄与していることが明らかになってきている。しかしそのATPのソースは不明であり、がん特異的ATP放出機序の存在は非常に興味深い。この放出機序をさらに探求していく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画時に予定していた高解像度の蛍光観察を可能にする全反射あるいは斜光照明系の導入がまだ行っておらずその点では遅れている。しかしそのかわりにマクロ顕微鏡を用いた低倍のATPイメージングシステムの方を先に構築し、それを用いてラット肺組織からの肺胞膨張によるATP放出や、乳がん細胞の3Dコラーゲンゲル培養系からの低張刺激による特異的なATP放出パターンが見いだした。高解像度の観察と低倍での組織全体での観察は本研究においてATP放出の機序と役割を探る上でどちらも重要であり、その意味では研究は全体としておおむね順調に進んでいると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
がん細胞特異的なATP放出機序はある特定の薬物で阻害され、また分化誘導すると消失するなど特異な性質を持っており放出機序の同定の可能性がある。まずはそれを推進する。がん微小環境でATPは豊富に存在する細胞外分解酵素によってアデノシンに加水分解され、それががんに対する免疫攻撃を抑制するキーとなる働きをしていることが最近分かってきた。がん特異的なATP放出機序やその制御機序が分かれば治療のターゲットにもなり得る。また組織でのATP放出のイメージングはその生理的な役割を知る上で重要である。肺組織やがんの3D培養モデル系を使った実験をさらに推進する。一方でATP放出機序の解明のためには高解像度の観察も不可欠である。最近連携研究者から新たなATPの蛍光イメージングプローブを入手しており、その有効性を試すとともにそれを組み込んだ新たな蛍光を用いた観察系の構築を予定している。
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| Causes of Carryover |
計画時に予定していた高解像度の蛍光観察を可能にする全反射あるいは斜光照明系の導入のための半導体レーザー等光学部品購入がなかったためと培養や発光試薬等実験のための高額消耗品が、延長した科研費分(古家24590274)と共用できたため予定より少ない使用額となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度はこれら消耗品とがん細胞特異的ATP放出経路の同定に必要な抗体、活性化あるいは阻害試薬、分子生物学的操作に必要な試薬に用いるとともに、ATP検出蛍光プローブを用いた最適な蛍光実験系を構築するための光源や光学部品に用いる予定である。
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