生体組織における細胞間相互作用の次元拡張オミクス解析

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H02862
• Research Institution: Jichi Medical University
• Principal Investigator: 口丸 高弘 自治医科大学, 医学部, 講師 (10570591)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 近藤 科江 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (40314182) ; 岩野 智 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 客員研究員 (10734832)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 近接細胞蛍光標識 / 細胞間相互作用 / 1細胞オミクス解析

Outline of Annual Research Achievements

生体組織において、細胞間相互作用は組織恒常性の維持や疾患の発生・亢進に決定的な役割を担う。本研究では、実験モデル動物の生体組織において、特定の細胞と近接して相互作用する細胞をその場で蛍光標識し、破砕組織から相互作用パートナーの同定を可能にすると共に、パート ナー細胞に相互作用した時間過程情報を記録する新規の近接細胞の蛍光標識技術の開発を目指した。さらに、開発した技術を、生体における細胞間相互作用の未解決問題の一つである、がん細胞と組織構成細胞の相互作用メカニズムの解析に実装するために、マウス生体組織から単離した相互作用パートナー細胞の1細胞オミクス解析を組み合わせた解析パイプラインを構築する。
目的の細胞に近接した細胞を特異的に蛍光標識するために、分割蛍光タンパク質を用いたアプローチを採用した。具体的には、緑色蛍光タンパク質(GFP)をモデルとして、n末端GFP断片を細胞膜上に提示し、c末端を細胞外に分泌することで、nGFP断片を発現する細胞においてGFPが再構成される。nGFP断片を肝組織構成細胞で発現するマウスの生体組織において、cGFP断片を分泌するがん細胞が形成した転移コロニー周辺において、GFP陽性細胞の存在を生体顕微鏡観察や組織切片観察から確認した。また、新しい分割型蛍光タンパク質の鋳型として、高輝度な赤色蛍光タンパク質であるmScarletの分割様式を最適化し、蛍光団の形成過程に伴う蛍光タイマー特性を評価した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

分割型GFPを用いた近接細胞の蛍光標識戦略が、マウスの生体組織において機能することが明らかになり、新規の蛍光タイマータンパク質の再構成系を用いた生体組織における次元拡張オミクス解析へと展開できる目処がついた。

Strategy for Future Research Activity

蛍光タイマータンパク質の再構成標識系から得られる相互作用の時間情報を正しく解釈するために、分割型GFPを用いた近接細胞蛍光標識システムによって、マウスの肝転移病巣の形成にかかわる組織構成細胞の1細胞オミクス解析に取り組み、病態メカニズムの基盤を理解する。並行して、mScarletを鋳型にした蛍光タイマータンパク質のタイマー特性と輝度の最適化を進める。