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2020 Fiscal Year Annual Research Report

細胞機能検出プローブを用いた3次元組織の動態・機能イメージング技術の開発

Research Project

Project/Area Number 20H04515
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

城 潤一郎  京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 助教 (60511243)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山下 潤  京都大学, iPS細胞研究所, 教授 (50335288)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywordsモレキュラービーコン / 生物機能検出 / 3次元組織
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、構築した3次元組織中の細胞の動態と機能を組織を生かしたままで連続的に見る、「3次元組織の動態・機能イメージング技術」を開発することである。本研究では、3次元ヒト心筋組織の成熟化刺激に対する動態・機能イメージング技術を開発し、その有効性を評価する。本研究を着実に遂行するため、3つの研究項目(①モレキュラービーコン(MB)の設計、②MBデリバリーの検討、および③3次元ヒト心筋組織に対する動態・機能イメージング)を設定した。今年度は、研究項目①および②を実施した。
研究項目①では、3次元ヒト心筋組織を構成するヒトiPS細胞由来心筋細胞および間葉系細胞を機能的に特徴づけるmRNAを検出するMBをソフトウエアを用いて設計した。設計したMBに対して相補的なDNAを用いて、MBの配列特異性を試験管レベルで確認した。
研究項目②では、カチオン化ゼラチンナノ粒子を用いた各細胞あるいは細胞シートへのMB取り込み挙動を調べた。モデル細胞としてシート形成能をもつマウス骨芽細胞様細胞株(MC3T3-E1)を、モデルMBとして細胞内で常発現するグルセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼ(GAPDH)のmRNAに対して配列特異的に蛍光発光するMB用いた。MB内包カチオン化ゼラチンナノ粒子を添加すると、細胞、細胞シートともに一様な蛍光を発光したことから、カチオン化ゼラチンナノ粒子は、MBのデリバリー担体として有用であることがわかった。現在、ヒトiPS細胞由来心筋細胞および間葉系細胞に対するMBのデリバリー能およびMBの細胞内mRNA検出能について検討しているところである。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の計画通り、研究項目①および②を実施できているため、本研究課題はおおむね順調に進展していると考える。

Strategy for Future Research Activity

今後の研究遂行において、設計したモレキュラービーコンの細胞内mRNA検出能が重要な鍵を握ると考えている。設計したモレキュラービーコンが試験管レベルで特異的に検出できても、細胞内でうまく検出できないことが起こりうる。そのため、今後は複数のモレキュラービーコンを設計、合成することで、細胞内でもmRNAを検出できるようなモレキュラービーコンを効率的に入手できるように努める。

  • Research Products

    (10 results)

All 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Complexation design of cationized gelatin and molecular beacon to visualize intracellular mRNA2021

    • Author(s)
      Takehana S., Murata Y., Jo J., Tabata Y.
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 16 Pages: e0245899

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0245899

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] モレキュラービーコンとドラッグデリバリーシステムを組み合わせた細胞機能イメージング技術の開発2021

    • Author(s)
      村田勇樹、城潤一郎、田畑泰彦
    • Journal Title

      JSMI Report

      Volume: 14 Pages: 18-25

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Visualization of apoptosis in three-dimensional cell aggregates based on molecular beacon imaging2021

    • Author(s)
      Murata Y., Jo J., Tabata Y.
    • Journal Title

      Tissue Engineering Part C: Methods

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1089/ten.TEC.2020.0338

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molecular Beacon Imaging to Visualize Ki67 mRNA for Cell Proliferation Ability2020

    • Author(s)
      Murata Y., Jo J., Tabata Y.
    • Journal Title

      Tissue Engineering Part A

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1089/ten.TEA.2020.0127

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] モレキュラービーコンを用いた未分化・分化細胞のエネルギー代謝経路の可視化2020

    • Author(s)
      村田 勇樹、城 潤一郎、田畑 泰彦
    • Organizer
      日本分子イメージング学会(WEB開催臨時大会)
  • [Presentation] モレキュラービーコンによる未分化・分化細胞のエネルギー代謝経路イメージング2020

    • Author(s)
      村田 勇樹、城 潤一郎、田畑 泰彦
    • Organizer
      第36回日本DDS学会学術集会
  • [Presentation] 細胞機能イメージングに必要なドラッグデリバリーシステムの開発2020

    • Author(s)
      城潤一郎、村田勇樹、田畑泰彦
    • Organizer
      第69回高分子討論会(WEB開催)
  • [Presentation] Molecular beacon imaging for energy metabolic pathway of cells.2020

    • Author(s)
      Murata, Y., Jo, J., and Tabata, Y.
    • Organizer
      11th World Biomaterials Congress, Virtual
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] モレキュラービーコン‐カチオン化ゼラチン複合体の調製2020

    • Author(s)
      竹花祥、村田勇樹、城潤一郎、田畑泰彦
    • Organizer
      第66回高分子研究発表会(紙上開催)
  • [Presentation] モレキュラービーコン‐カチオン化ゼラチン複合体の作製2020

    • Author(s)
      竹花祥、村田勇樹、城潤一郎、田畑泰彦
    • Organizer
      第36回日本DDS学会学術集会(ハイブリッド開催)

URL: 

Published: 2021-12-27  

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