脳内神経炎症を機軸とした癌関連疲労および悪液質病態の解明

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H02724
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 片岡 洋祐 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (40291033)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 癌性悪液質 / 癌性疲労 / 神経炎症 / ファイバー型顕微内視鏡 / 細胞増殖

Outline of Annual Research Achievements

マウスへの大腸癌細胞の移植によって癌性悪液質病態を再現した担癌マウスを作製し、脳内神経炎症が引き起こされていることを炎症性サイトカインの発現を通して確認した。また、脳内へのインターロイキン1bの投与により、担癌動物でなくとも急激な体重減少と疲労行動が再現されることも確認した。一方、こうした癌性悪液質病態における腫瘍細胞の増殖活性をファイバー型顕微内視鏡を用いてin vivoライブイメージングするための実験系も確立した。特に、細胞周期インジケーターであるFucciを導入した腫瘍細胞をマウスへ移植し、担癌モデルマウスを作製した。そして、ファイバー型顕微内視鏡を腫瘍組織に刺入し、ファイバー先端が通過した組織中の腫瘍細胞一つひとつの増殖活性をライブイメージングした。腫瘍の増殖活性は、腫瘍表面に近い領域では非常に高いが、腫瘍の中心部へ近づくと増殖活性が低下することが可視化できた。また、抗癌剤の投与により増殖率が低下することもわかり、当担癌モデル動物において、腫瘍の増殖活性をモニターできることを確認した。こうした顕微内視鏡ライブイメージングシステムをハイスループット化するための工夫をおこない、短時間の間に複数匹の担癌マウスの腫瘍細胞の増殖活性を定量することに成功した。また、画像解析により、顕微内視鏡で取得したライブイメージング画像を、一枚の2次元画像として再構成し、腫瘍の表面から中心部までを二次元画像として観察できるシステムを開発した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

担癌動物を作製し、生体内の腫瘍細胞の増殖活性の変化をスループットよく定量できる試験系を確立し、予定していた研究を実施できている。

Strategy for Future Research Activity

癌性悪液質を引き起こす担癌動物を作製し、生体内の腫瘍細胞の増殖活性の変化をスループットよく定量できる試験系を用いて、腫瘍細胞の増殖と脳内神経炎症や自律神経機能との関係を検討する。さらに、脳内炎症を惹起、あるいは抑制した場合に、腫瘍増殖活性がどのように変化するかを明らかにする。

Research Products

• [Presentation] In vivo imaging of cancer microenvironment using fiber-bundle based micro-endoscope. (2019)
  • Author(s): Danno, S., Nakano, M., Goto, T., Wrabel, A., Sakaue-Sawano, A., Ando, R., Miyawaki, A., Funabiki, K., Kataoka, Y.
  • Organizer: The 2nd RIKEN Kobe-Kobe University Joint Symposium
• [Presentation] Fusion of plasma membrane between NG2-Expressing Progenitor Cells and Neurons in the Cerebral Cortex of Rats. (2019)
  • Author(s): Maeda, M., Eguchi, A., Tamura, Y., Hasebe, Y., Suga, M., Kataoka, Y.
  • Organizer: The 2nd RIKEN Kobe-Kobe University Joint Symposium
• [Presentation] In vivo imaging of cancer microenvironment using fiber-bundle based micro-endoscope. (2019)
  • Author(s): Danno, S., Nakano, M., Goto, T., Wrabel, A., Sakaue-Sawano, A., Ando, R., Miyawaki, A., Funabiki, K., Kataoka, Y.
  • Organizer: BDR Symposium 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 広域電子顕微鏡による画像ビッグデータがもたらす世界 (2019)
  • Author(s): 片岡洋祐
  • Organizer: シンポジウム「画像ビッグデータが切り拓く健康・医学の新時代」
  • Invited
• [Presentation] Effect of low-level laser on the nervous system. (2018)
  • Author(s): Kataoka, Y., Yamato, M.
  • Organizer: The 12th International Conference on Complex Medical Engineering (ICME)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Progenitor cells regulating the immune system. (2018)
  • Author(s): Kataoka, Y.
  • Organizer: Symposium in Kyungpook National University Hospital
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Multi-modal imaging technologies including large-scale electron microscopy. (2018)
  • Author(s): Kataoka, Y.
  • Organizer: Annual Symposium of Tumor Heterogeneity and Network Research Center
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Large-scale electron microscopy and imaging big data analysis. (2018)
  • Author(s): Kataoka, Y., Kume, S., Yamato, M., Tamura, Y., Eguchi, A., Takata, K., Danno, S., Maeda, M., Hasebe, Y., Yamaguchi, Y., Kikuchi, N., Suga, M.
  • Organizer: A3 Foresight Program Meeting 2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 低反応レベル光の生体への作用機序 (2018)
  • Author(s): 片岡洋祐、大和正典
  • Organizer: 第３０回日本レーザー治療学会
  • Invited
• [Presentation] 炎症から神経を保護するグリア細胞と認知症の治療戦略 (2018)
  • Author(s): 片岡洋祐
  • Organizer: 第３7回日本認知症学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] 低反応レベル光の生体への作用 (2018)
  • Author(s): 片岡洋祐
  • Organizer: 第３０回記念日本レーザー歯学会総会
  • Invited
• [Presentation] Finding of diagnostic biomarkers for chronic fatigue syndrome using metabolome analysis. (2018)
  • Author(s): Yamano, E., Sugimoto, M., Hirayama, A., Kume, S., Watanabe, Y., Soga, T., Kataoka, Y.
  • Organizer: International Conference of the Metabolomics Society
  • Int'l Joint Research