国際共同研究によるメカノバイオロジーを応用した細胞外小胞診断のための基盤構築

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18KK0251
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 石井 秀始 大阪大学, 医学系研究科, 特任教授(常勤) (10280736)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 今野 雅允 大阪大学, 医学系研究科, 寄附講座講師 (80618207) ; 浅井 歩 大阪大学, 医学部附属病院, 特任研究員(常勤) (40783262) ; 出口 真次 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (30379713) ; 江口 英利 大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (90542118)
• Project Period (FY): 2018-10-09 – 2022-03-31
• Keywords: 国際共同研究 / 細胞外小胞 / メカノバイオロジー / RNA / バイオマーカー

Outline of Annual Research Achievements

細胞外小胞 [EV]は患者の体液から採取可能であり、深部の病態や臓器間ネットワークを低侵襲に明らかにすることができる。よって、リキッドバイオプシー技術としてさらに高精度化が求められている。多様性なEVの網羅的な解明を加速化するために、日本『RNA計測技術』を中心とした2つの国際共同研究、(1)日・シンガポール『EVの変形能(deformability)のメカノバイオロジー』と、(2)日欧『RNA情報科学』を強化し、国際的ネットワークの構築と若手人材育成を推進する。単粒子レベルのEVの表面性状と内部のRNA代謝の網羅的な情報から病態を分類する基本技術を完成させ、Precision Medicineに適した技術基盤を構築する
ことを目的とする。
【本研究で中心となる課題とその解決策】①変形能(deformability)に基づいて1013/mlのEV粒子から大容量情報を収集する：シンガポール国立大学のLim, C.T.教授らの現地の微小流路の装置を利用してEVを分離して、私たちの技術でRNAのメチル化を計測し、高精度のプロファイリング情報を取得する。②医療応用に向けた情報基盤の構築：EU・ローマ大学のVecchione A. 教授らの現地のチームと協働し、EVとRNAの計測データの機械学習により、新規バイオマーカーを開発する。

Current Status of Research Progress

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

Reason

国際共同研究強化のプログラムとして２つの共同研究である、日・シンガポールおよび日・欧を組織して研究を進め、特にシンガポール国立大学のCTLim教授とは複数回の研究交流を実施し、大きな成果を得ている。特に、令和元年、秋に開催される日本癌学会では、CTLim教授を招聘し、若手の育成と教育的な刺激を推進する。また、欧州のアンドレア教授とも密な連絡をとり、本プログラムの大きな成果の達成に向けて着実に進捗が得られている。

Strategy for Future Research Activity

本計画では、二つの国際共同研究により戦略的に目的を達成する。すなわち、若手研究者2名を含むチームを組織し、(1)日・シンガポールの共同研究として、シンガポール国立大学Lim教授の研究室に赴き、現地の微小流路の装置を用いたメカノバイオロジーの研究および調査を行う。また、(2)高度な情報解析は多大な手間を要するので、日欧の共同研究として、EU・ローマ大学Vecchione教授の研究室に赴き、現地の計算器の装置とシステムを用いてRNA情報科学の技術を習得して応用し、本研究の目的を達成する。これらの成果は、日本側として大阪大学が中心となって取りまとめて報告する。各組織間で共同研究の同意は得られている。

Causes of Carryover

シンガポール国立大学のCTLim教授が令和元年12月にシンガポールでメカノバイオロジーの国際学会を開催する予定であり、本プログラムの代表研究者及び分担者、若手研究者らも効果的な共同研究の実現に向けて令和元年に集中的に研究を実施しているため。研究全体としては、当初の計画通りの成果の達成に向けて、進捗しており順調に推移しているところである。

Research Products

• [Journal Article] Mitochondrial pyruvate carrier 1 expression controls cancer EMT and radioresistance (2019)
  • Author(s): Takaoka Yuji、Konno Masamitsu、Koseki Jun、Colvin Hugh、Asai Ayumu、Tamari Keisuke、Satoh Taroh、Mori Masaki、Doki Yuichiro、Ogawa Kazuhiko、Ishii Hideshi
  • Journal Title: Cancer Science Volume: 110 Pages: 1331～1339
  • DOI: 10.1111/cas.13980
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Direct Analysis of Incorporation of an Anticancer Drug into DNA at Single-Molecule Resolution (2019)
  • Author(s): Ohshiro Takahito、Komoto Yuuki、Konno Masamitsu、Koseki Jun、Asai Ayumu、Ishii Hideshi、Taniguchi Masateru
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Pages: 3886
  • DOI: 10.1038/s41598-019-40504-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Association of iron metabolic enzyme hepcidin expression levels with the prognosis of patients with pancreatic cancer (2018)
  • Author(s): Toshiyama Reishi、Konno Masamitsu、Eguchi Hidetoshi、Asai Ayumu、Noda Takehiro、Koseki Jun、Asukai Kei、Ohashi Tomofumi、Matsushita Katsunori、Iwagami Yoshifumi、Yamada Daisaku、Asaoka Tadafumi、Wada Hiroshi、Kawamoto Koichi、Gotoh Kunihito、Kudo Toshihiro、Satoh Taroh、Doki Yuichiro、Mori Masaki、Ishii Hideshi
  • Journal Title: Oncology Letters Volume: 15 Pages: 8125～8133
  • DOI: 10.3892/ol.2018.8357
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Poly(ethylene glycol)-poly(lysine) block copolymer-ubenimex conjugate targets aminopeptidase N and exerts an antitumor effect in hepatocellular carcinoma stem cells (2018)
  • Author(s): Toshiyama, R., Konno, M., Eguchi, H., Takemoto, H., Noda, T., Asai, A., Koseki, J., Haraguchi, N., Ueda, Y. Matsushita, K., Asukai, K., Ohashi, T., Iwagami, Y., Yamada, D., Sakai, D., Asaoka, T., Kudo, T., Kawamoto, K., Gotoh, K., Kobayashi, S., Satoh, T., Doki, Y., Nishiyama, N., Mori, M., Ishii, H.
  • Journal Title: Oncogene Volume: 38 Pages: 244～260
  • DOI: 10.1038/s41388-018-0406-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cell-free culture conditioned medium elicits pancreatic β cell lineage-specific epigenetic reprogramming in mice (2018)
  • Author(s): Kawamoto Koichi、Ohashi Tomofumi、Konno Masamitsu、Nishida Naohiro、Koseki Jun、Matsui Hidetoshi、Sakai Daisuke、Kudo Toshihiro、Eguchi Hidetoshi、Satoh Taroh、Doki Yuichiro、Mori Masaki、Ishii Hideshi
  • Journal Title: Oncology Letters Volume: 16 Pages: 3255～3259
  • DOI: 10.3892/ol.2018.9008
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Carbon ion beam radioresistant rodent cells are sensitized to trifluorothymidine exposure (2018)
  • Author(s): Baek Sung Jae、Sato Katsutoshi、Nishida Naohiro、Koseki Jun、Hayashi Kazuhiko、Kawamoto Koichi、Konno Masamitsu、Doki Yuichiro、Mori Masaki、Ogawa Kazuhiko、Ishii Hideshi
  • Journal Title: Oncology Letters Volume: 16 Pages: 3389～3393
  • DOI: 10.3892/ol.2018.9004
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A Convolutional Neural Network Uses Microscopic Images to Differentiate between Mouse and Human Cell Lines and Their Radioresistant Clones (2018)
  • Author(s): Toratani Masayasu、Konno Masamitsu、Asai Ayumu、Koseki Jun、Kawamoto Koichi、Tamari Keisuke、Li Zhihao、Sakai Daisuke、Kudo Toshihiro、Satoh Taroh、Sato Katsutoshi、Motooka Daisuke、Okuzaki Daisuke、Doki Yuichiro、Mori Masaki、Ogawa Kazuhiko、Ishii Hideshi
  • Journal Title: Cancer Research Volume: 78 Pages: 6703～6707
  • DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-18-0653
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Polyamine flux suppresses histone lysine demethylases and enhances ID1 expression in cancer stem cells (2018)
  • Author(s): Tamari Keisuke、Konno Masamitsu、Asai Ayumu、Koseki Jun、Hayashi Kazuhiko、Kawamoto Koichi、Murai Noriyuki、Matsufuji Senya、Isohashi Fumiaki、Satoh Taroh、Goto Noriko、Tanaka Shinji、Doki Yuichiro、Mori Masaki、Ogawa Kazuhiko、Ishii Hideshi
  • Journal Title: Cell Death Discovery Volume: 4 Pages: 104
  • DOI: 10.1038/s41420-018-0117-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Semaphorin signaling via MICAL3 induces symmetric cell division to expand breast cancer stem-like cells (2018)
  • Author(s): Tominaga, K., Minato, H., Murayama, T., Sasahara, A., Nishimura, T., Kiyokawa, E., Kanauchi, H., Shimizu, S., Sato, A., Nishioka, K., Tsuji, E., Yano, M., Ogawa, T., Ishii, H., Mori, M., Akashi, K., Okamoto, K., Tanabe, M., Tada, K., Tojo, A., Gotoh, N.
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 116 Pages: 625～630
  • DOI: 10.1073/pnas.1806851116
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Generation of invasion model of colorectal cancer with three-dimensional culture method. (2019)
  • Author(s): Yanagisawa, K., Konno, M., Asai, A., Koseki, J., Mizushima, T., Satoh, T., Matsuzaki, M., Doki, Y., Ishii, H.
  • Organizer: Single Cells: Technology to Biology Cell Symposia
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 糖代謝酵素のスプライシング変化による認知症発症機構の解明 (2018)
  • Author(s): 今野雅允、浅井歩、田沼延公、島礼、小関準、佐藤太郎、 土岐祐一郎、森正樹、石井秀始
  • Organizer: 第６回がんと代謝研究会
• [Presentation] 膵がんの悪性化に関わるエピトランスクリプトーム制御 (2018)
  • Author(s): 浅井歩、今野雅允、小関準、佐藤太郎、後藤典子、土岐祐一郎、 森正樹、石井秀始
  • Organizer: 第６回がんと代謝研究会
• [Presentation] 臨床からみた癌幹細胞と免疫微小環 (2018)
  • Author(s): 田中真二(座長：石井秀始）
  • Organizer: 第77回日本癌学会学術総会
• [Presentation] がんエピトランスクリプトームの解明と応用 (2018)
  • Author(s): 今野雅允、佐藤太郎、土岐祐一郎、森正樹、石井秀始
  • Organizer: 第77回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 肝細胞癌において改良型ウベニメクスはアミノペプチダーゼNを標的とし、抗腫瘍 効果を発揮する (2018)
  • Author(s): 俊山礼志、今野雅允、野田剛広、浅井歩、小関準、川本弘一、坂井大介、工藤敏啓 、佐藤太郎、江口英利、土岐祐一郎、森正樹、石井秀始
  • Organizer: 第77回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 活性酸素応答性を付与したゲムシタビン誘導体による膵癌の新しい治療法の開発 (2018)
  • Author(s): 松下克則、今野雅允、江口英利、岩上佳史、秋田裕史、浅岡忠史、野田剛広、後藤 邦仁、小林省吾、小比賀聡、土岐祐一郎、森正樹、石井秀始
  • Organizer: 第77回日本癌学会学術総会
• [Presentation] がんエピトランスクリプトーム研究の新展開 (2018)
  • Author(s): 石井秀始
  • Organizer: 第29回日本消化器癌発生学会総会
• [Presentation] 消化器癌の浸潤に関わる分子メカニズムの解明と治療への応用 (2018)
  • Author(s): 泥谷直樹(座長：石井秀始）
  • Organizer: 第9回 癌・炎症と抗酸化研究会