ヒトiPS細胞を用いた次世代環境センシングシステムの開発

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26810100
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 谷 英典 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 環境管理研究部門, 研究員 (10635329)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: ヒトiPS細胞 / 長鎖ノンコーディングRNA / 環境ストレス / 化学物質 / 環境センシング

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ヒト人工多能性幹細胞（ヒトiPS細胞）、及び、長鎖ノンコーディングRNAに着目することで、化学物質等のヒトへの直接的影響評価を可能とする、次世代環境センシングシステムの開発を目的として研究を進めた。ヒトiPS細胞は、多くの細胞に分化できる分化万能性と、分裂増殖を経ても維持が可能な自己複製能を有する細胞であり、元の細胞の性質・機能を維持しているという利点を有する。また、長鎖ノンコーディングRNAはタンパク質に翻訳されないRNAであり、細胞のストレス応答においてダイナミックな制御機構を担うことが近年報告され始めている。
昨年度までに、ヒトiPS細胞がモデル環境ストレス（過酸化水素等）の暴露を受けた際に、細胞内で長鎖ノンコーディングRNAの分解が抑制され、その存在量が増加した後で細胞死を起こすことを見出した。そこで我々は、ヒトiPS細胞に化学物質に応答して発現量が著しく増加した長鎖ノンコーディングRNAを人工的に過剰発現させ、環境ストレスに対して迅速かつ高感度に応答する機能性ヒト細胞を試みたが、未分化状態を維持したまま発現ベクターを導入することは困難を極めた。そこで打開策として、発現ベクターの導入が容易なヒト胎児腎細胞（HEK293）を用いて実験を行った。その結果、3つの長鎖ノンコーディングRNA（GAS5、IDI2-AS1、SNHG15）の発現ベクターをHEK293細胞に導入した場合、通常よりもそれぞれ数十倍に発現量が増加し、さらに、発現量が増加した細胞では、通常の細胞に比べて、生細胞数が著しく減少していることがわかった。以上より、長鎖ノンコーディングRNAを細胞内で人工的に増加させることで、環境ストレスに対して細胞死を起こしやすい機能性細胞を作製して、世界で初めて環境ストレス評価用の機能性ヒト細胞の開発に成功した。

Research Products

• [Journal Article] Genome-wide gene expression analysis of mouse embryonic stem cells exposed to p-dichlorobenzene (2016)
  • Author(s): Tani H, Takeshita J, Aoki H, Abe R, Toyoda A, Endo Y, Miyamoto S, Gamo M, Torimura M.
  • Journal Title: J Biosci Bioeng Volume: in press Pages: in press
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2016.02.007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of hydroxyanthraquinones as novel inhibitors of hepatitis C virus NS3 helicase (2015)
  • Author(s): Furuta A, Tsubuki M, Endoh M, Miyamoto T, Tanaka J, Salam KA, Akimitsu N, Tani H, Yamashita A, Moriishi K, Nakakoshi M, Sekiguchi Y, Tsuneda S, Noda N.
  • Journal Title: Int H Mol Sci Volume: 16 Pages: 18439-18453
  • DOI: 10.3390/ijms160818439
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Analysis of RNA decay factor mediated RNA stability contributions on RNA abundance (2015)
  • Author(s): Maekawa S, Imamachi N, Irie T, Tani H, Matsumoto K, Mizutani R, Imamura K, Kakeda M, Yada T, Sugano S, Suzuki Y, Akimitsu N.
  • Journal Title: BMC Genomics Volume: 16 Pages: 154
  • DOI: 10.1186/s12864-015-1358-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Development of cytotoxicity-sensitive human cells using overexpression of long non-coding RNAs (2015)
  • Author(s): Tani H, Torimura M.
  • Journal Title: J Biosci Bioeng Volume: 119 Pages: 604-608
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2014.10.012.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] マイクロ流路用金型を用いた細胞培養用グラジエントチップの作成と評価 (2016)
  • Author(s): 愛澤 秀信、谷 英典、安齋 弘樹、志賀 直子、齊藤 伸寿、鳥村 政基
  • Organizer: 第15回 産総研・産技連 LS-BT合同研究発表会
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所（茨城県）
  • Year and Date: 2016-02-02 – 2016-02-02
• [Presentation] ヒトiPS細胞を用いた次世代型水環境診断システムの開発 (2016)
  • Author(s): 谷 英典
  • Organizer: InterAqua2016
  • Place of Presentation: 東京ビッグサイト（東京都）
  • Year and Date: 2016-01-28 – 2016-01-28
• [Presentation] 伝子発現データに基づく化学物質間の類似度について (2015)
  • Author(s): 竹下 潤一、阿部 亮介、豊田 章倫、遠藤 靖典、宮本 定明、谷 英典、青木 寛、鳥村 政基、佐藤 浩昭、蒲生 昌志
  • Organizer: 日本動物実験代替法学会 第28回大会
  • Place of Presentation: ワークピア横浜（神奈川県）
  • Year and Date: 2015-12-11 – 2015-12-11
• [Presentation] マイクロ流路用金型を用いた細胞培養用グラジエントチップの作成と評価 (2015)
  • Author(s): 愛澤 秀信、谷 英典、安齋 弘樹、志賀 直子、齊藤 伸寿、鳥村 政基
  • Organizer: 第7回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • Place of Presentation: 新潟コンベンションセンター（新潟県）
  • Year and Date: 2015-10-29 – 2015-10-29
• [Presentation] 哺乳動物細胞を用いた化学物質の生体影響評価技術の開発 (2015)
  • Author(s): 谷 英典
  • Organizer: 第2回E&Eフォーラム
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所（茨城県）
  • Year and Date: 2015-09-02 – 2015-09-02
• [Presentation] mRNA機能のオントロジー構造に着目したクラスタリング (2015)
  • Author(s): 阿部 亮介、宮本 定明、遠藤 靖典、竹下 潤一、谷 英典
  • Organizer: ファジィシステムシンポジウム2015
  • Place of Presentation: 電気通信大学（東京都）
  • Year and Date: 2015-09-02 – 2015-09-02
• [Presentation] 遺伝子発現データ間の相関関係を特徴づけるRNAの抽出アルゴリズムについて (2015)
  • Author(s): 豊田 章倫、遠藤 靖典、宮本 定明、竹下 潤一、谷 英典
  • Organizer: ファジィシステムシンポジウム2015
  • Place of Presentation: 電気通信大学（東京都）
  • Year and Date: 2015-09-02 – 2015-09-02
• [Presentation] 哺乳動物細胞を用いた化学物質の生体影響評価技術の開発 (2015)
  • Author(s): 谷 英典、小沼 泰子、伊藤 弓弦、竹下 潤一、蒲生 昌志、青木 寛、鳥村 政基、佐藤 浩昭
  • Organizer: 第1回E&Eフォーラム
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所（茨城県）
  • Year and Date: 2015-06-25 – 2015-06-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] 細胞内RNA分解酵素のin vivo阻害測定方法 (2015)
  • Inventor(s): 谷 英典、鳥村 政基、佐藤 浩昭
  • Industrial Property Rights Holder: 谷 英典、鳥村 政基、佐藤 浩昭
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 特願2015-147125
  • Filing Date: 2015-07-24