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2014 Fiscal Year Annual Research Report

幹細胞糖鎖の機能解析と再生医療に貢献する新規糖鎖工学技術の開発

Research Project

Project/Area Number 25712039
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

舘野 浩章  独立行政法人産業技術総合研究所, 幹細胞工学研究センター, 主任研究員 (30450670)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords糖鎖 / 幹細胞 / レクチン / 腫瘍
Outline of Annual Research Achievements

第3の生命鎖と呼ばれる糖鎖は細胞間相互作用を媒介することにより多くの生命現象に関係している。再生医療のための細胞源として期待される多能性幹細胞(iPS細胞、ES細胞)表面も糖鎖で覆われているが、その構造や機能は十分には理解されていない。研究代表者らは多能性幹細胞の網羅的糖鎖解析の結果、多能性幹細胞に特異的に反応する新規プローブレクチン(rBC2LCN)の発見に至っている。本研究ではrBC2LCNが認識する新規未分化糖鎖マーカーの構造と機能を明らかにするとともに、糖鎖を活用した未分化細胞除去技術を開発することを目的としている。本年度は、rBC2LCNに緑膿菌由来毒素を融合させたrBC2LCN-PE23を用いて移植用細胞に残存するヒトiPS/ES細胞を殺傷除去する技術の開発に成功し、Stem Cell Reportsに論文発表した。また、電子顕微鏡を用いてrBC2LCN-PE23の殺傷機構に関する新たな知見を得た。更に、rBC2LCNの結晶構造解析を行い、精密糖鎖認識機構を明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

前年度までに既にrBC2LCNが認識する新規未分化糖鎖マーカーの構造については明らかにしている。本年度は、rBC2LCNがヒトiPS/ES細胞に結合した後に、細胞内に取り込まれるという現象を見いだした。そこで細胞内に取り込まれるとタンパク質合成を阻害し細胞死を引き起こす緑膿菌由来外毒素をrBC2LCNのC末端部分に融合させた組換えタンパク質(rBC2LCN-PE23)を考案し、培養液に添加するだけで移植用細胞に残存するヒトiPS/ES細胞を効率的に殺傷除去技術の開発に成功し、Stem Cell Reports (2015)から論文発表することができた。

Strategy for Future Research Activity

rBC2LCN-PE23に更に改良を加えて、未分化細胞殺傷効率を向上させる。rBC2LCNの精密糖鎖認識機構を明らかにするとともに、詳細な細胞内外局在を明らかにする。また、rBC2LCNが認識する未分化糖鎖マーカーの機能に関する知見を得る。

Causes of Carryover

想定以上に効率的に研究が進んだため

Expenditure Plan for Carryover Budget

研究計画遂行に当たり必要となる物品の購入に使用する

Remarks

第17回日本糖質学会奨励賞受賞「糖鎖レクチン工学による幹細胞評価技術の開発と産業展
開」

  • Research Products

    (29 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (16 results) (of which Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 4 results) Book (4 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Elimination of Tumorigenic Human Pluripotent Stem Cells by a Recombinant Lectin-Toxin Fusion Protein2015

    • Author(s)
      Tateno H, Onuma Y, Ito Y, Minoshima F, Saito S, Shimizu M, Aiki Y, Asashima M, Hirabayashi J
    • Journal Title

      Stem Cell Reports

      Volume: 4 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1016/j.stemcr.2015.02.016.

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Lectin Engineering, a Molecular Evolutionary Approach to Expanding the Lectin Utilities2015

    • Author(s)
      Hu D, Tateno H, Hirabayashi J
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 20 Pages: 7637-7656

    • DOI

      10.3390/molecules20057637

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Mannose-recognition mutant of the galactose/N-acetylgalactosamine-specific C-type lectin CEL-I engineered by site-directed mutagenesis2015

    • Author(s)
      Moriuchi H, Unno H, Goda S, Tateno H, Hirabayashi J, Hatakeyama T
    • Journal Title

      Biochim Biophys Acta

      Volume: 1850 Pages: 1457-1465

    • DOI

      10.1016/j.bbagen.2015.04.004

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Engineering of a 3'-sulpho-Galβ1-4GlcNAc-specific probe by a single amino acid substitution of a fungal galectin2015

    • Author(s)
      Hu D, Huang H, Tateno H, Nakakita S, Sato T, Narimatsu H, Yao X, Hirabayashi J
    • Journal Title

      J Biochem

      Volume: 157 Pages: 197-200

    • DOI

      10.1093/jb/mvv023

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] S-nitrosylation of mouse galectin-2 prevents oxidative inactivation by hydrogen peroxide2015

    • Author(s)
      Tamura M, Saito M, Yamamoto K, Takeuchi T, Ohtake K, Tateno H, Hirabayashi J, Kobayashi J, Arata Y
    • Journal Title

      Biochem Biophys Res Commun

      Volume: 457 Pages: 712-717

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2015.01.055

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Isolation and biochemical characterization of Apios tuber lectin2015

    • Author(s)
      Kenmochi E, Kabir SR, Ogawa T, Naude R, Tateno H, Hirabayashi J, Muramoto K
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 20 Pages: 987-1002

    • DOI

      10.3390/molecules20010987

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The Lectin Frontier Database (LfDB), and data generation based on frontal affinity chromatography2015

    • Author(s)
      Hirabayashi J, Tateno H, Shikanai T, Aoki-Kinoshita KF, Narimatsu H
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 20 Pages: 951-973

    • DOI

      10.3390/molecules20010951

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A C-type lectin isolated from the skin of Japanese bullhead shark (Heterodontus japonicus) binds a remarkably broad range of sugars and induces blood coagulation2015

    • Author(s)
      Tsutsui S, Dotsuta Y, Ono A, Suzuki M, Tateno H, Hirabayashi J, Nakamura O
    • Journal Title

      J Biochem

      Volume: 157 Pages: 345-356

    • DOI

      10.1093/jb/mvu080

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molecular clock regulates daily α1-2-fucosylation of the neural cell adhesion molecule (NCAM) within mouse secondary olfactory neurons2014

    • Author(s)
      Kondoh D, Tateno H, Hirabayashi J, Yasumoto Y, Nakao R, Oishi K
    • Journal Title

      J Biol Chem

      Volume: 289 Pages: 36158-36165

    • DOI

      10.1080/09168451.2014.948376

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Two jacalin-related lectins from seeds of the African breadfruit (Treculia africana L.)2014

    • Author(s)
      Shimokawa M, Nsimba-Lubaki SM, Hayashi N, Minami Y, Yagi F, Hiemori K, Tateno H, Hirabayashi J
    • Journal Title

      Biosci Biotechnol Biochem

      Volume: 78 Pages: 2036-2044

    • DOI

      10.1080/09168451.2014.948376

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Lectin structures: classification based on the 3-D structures2014

    • Author(s)
      Fujimoto Z, Tateno H, Hirabayashi J
    • Journal Title

      Methods Mol Biol

      Volume: 1200 Pages: 579-606

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-1292-6_46

  • [Journal Article] Comprehensive list of lectins: origins, natures, and carbohydrate specificities2014

    • Author(s)
      Kobayashi Y, Tateno H, Ogawa H, Yamamoto K, Hirabayashi J
    • Journal Title

      Methods Mol Biol

      Volume: 1200 Pages: 555-577

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-1292-6_45

  • [Journal Article] Directed evolution of lectins by an improved error-prone PCR and ribosome display method2014

    • Author(s)
      Hu D, Tateno H, Hirabayashi J
    • Journal Title

      Methods Mol Biol

      Volume: 1200 Pages: 527-538

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-1292-6_43

  • [Journal Article] Evaluation of glycan-binding specificity by glycoconjugate microarray with an evanescent-field fluorescence detection system2014

    • Author(s)
      Tateno H
    • Journal Title

      Methods Mol Biol

      Volume: 1200 Pages: 353-359

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-1292-6_30

  • [Journal Article] Live-cell imaging of human pluripotent stem cells by a novel lectin probe rBC2LCN2014

    • Author(s)
      Tateno H, Onuma Y, Ito Y
    • Journal Title

      Methods Mol Biol

      Volume: 1200 Pages: 313-318

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-1292-6_26

  • [Journal Article] Application of lectin microarray to bacteria including Lactobacillus casei/paracasei strains2014

    • Author(s)
      Yasuda E, Sako T, Tateno H, Hirabayashi J
    • Journal Title

      Methods Mol Biol

      Volume: 1200 Pages: 295-311

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-1292-6_25

  • [Presentation] 培養液を用いた非侵襲的造腫瘍性評価技術(GlycoStem法)の開発2015

    • Author(s)
      舘野浩章、小沼泰子、伊藤弓弦、福田雅和、藁科雅岐、本多進、浅島誠、平林淳
    • Organizer
      第14回日本再生医療学会総会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-21
  • [Presentation] Development of a noninvasive and quantitative detection system of tumorigenic human pluripotent stem cells using cell culture supernatants2014

    • Author(s)
      Hiroaki Tateno, Yasuko Onuma, Yuzuru Ito, Masakazu Fukuda, Masaki Warashina, Susumu Honda, Makoto Asashima, Jun Hirabayashi
    • Organizer
      The 5th meeting of Asian Cellular Therapy Organization
    • Place of Presentation
      Hyatt Regency Osaka
    • Year and Date
      2014-11-11 – 2014-11-11
  • [Presentation] 先端糖鎖プロファイリング技術の開発と再生医療への応用2014

    • Author(s)
      舘野浩章
    • Organizer
      第31回医用高分子研究会講座
    • Place of Presentation
      首都大東京秋葉原サテライトキャンパス 秋葉原ダイビル12階1202室
    • Year and Date
      2014-11-10 – 2014-11-10
    • Invited
  • [Presentation] 先端糖鎖プロファイリング技術の開発と再生医療への応用2014

    • Author(s)
      舘野浩章
    • Organizer
      バイオアナリシス2014
    • Place of Presentation
      東北大学薬学部大講義室
    • Year and Date
      2014-11-08 – 2014-11-08
    • Invited
  • [Presentation] 未分化細胞特異的レクチンBC2LCNの発見と再生医療への応用2014

    • Author(s)
      舘野浩章
    • Organizer
      平成 26 年度(第 17 回)日本糖質学会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2014-08-11 – 2014-08-11
  • [Presentation] 糖鎖レクチン工学による幹細胞評価 技術の開発と産業展開2014

    • Author(s)
      舘野浩章
    • Organizer
      平成 26 年度(第 17 回)日本糖質学会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2014-08-10 – 2014-08-10
    • Invited
  • [Presentation] レクチンを活用した幹細胞評価技術の開発と産業応用2014

    • Author(s)
      舘野浩章
    • Organizer
      平成26年度第2回つくばイブニングセミナー
    • Place of Presentation
      産総研つくばセンター本部・情報棟1階ネットワーク会議室
    • Year and Date
      2014-07-25 – 2014-07-25
    • Invited
  • [Book] Topics in Current Chemistry2015

    • Author(s)
      Hirabayashi J, Kuno A, Tateno H
    • Total Pages
      20
    • Publisher
      Springer
  • [Book] レクチンマイクロアレイによる糖鎖マーカー開発ーがんと多能性幹細胞2014

    • Author(s)
      平林淳、舘野浩章、久野敦
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      メディカルビュー社
  • [Book] Sugar Chains2014

    • Author(s)
      Tateno, H. and Hirabayashi, J.
    • Total Pages
      7
    • Publisher
      Springer Japan
  • [Book] Glycoscience: Biology and Medicine2014

    • Author(s)
      Tateno, H.
    • Total Pages
      12
    • Publisher
      Springer Japan
  • [Remarks] 移植用細胞から腫瘍を引き起こすヒトiPS/ES細胞を除く技術を開発

    • URL

      http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2015/pr20150410/pr20150410.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 細胞分化ポテンシャル判別法2014

    • Inventor(s)
      舘野浩章、伊藤弓弦、小沼泰子、平林淳
    • Industrial Property Rights Holder
      舘野浩章、伊藤弓弦、小沼泰子、平林淳
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2014-142919
    • Filing Date
      2014-07-11

URL: 

Published: 2016-06-01  

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