電気物性を指標とした組織幹細胞の単一解析技術の開発

• 研究課題/領域番号: 15K06853
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 腫瘍診断学
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 馬渕 洋 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (50424172)
• 研究分担者: 赤澤 智宏 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (80291160)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 間葉系幹細胞 / 細胞分離 / 細胞マーカー / 組織幹細胞 / 単一細胞解析 / Single cell 解析 / 電気物性 / 比誘電率

研究成果の概要

生命システムの根幹である細胞は、組織・臓器によって固有の特徴を示しており、組織幹細胞は組織の恒常性を維持するため、複雑な生命システムに基づいて幹細胞性を維持していると考えられる。本研究では、蛍光色素などの標識なしで細胞の性質を分析する技術を開発することを目的とし、生体・細胞・タンパク質などが本来持つ物質としての電気的性質「電気物性」を指標にして、幹細胞としての性質を規定する技術の確立を行った。電気物性解析の結果、組織幹細胞特異的な電気物性が存在することが示唆された。また、幹細胞性に伴い、電気物性も変化することがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

物質の電気的性質は、誘電率[Cm]（電気のためやすさ）と導電率[K]（電気の流れやすさ）、細胞径[d]という3つのパラメーターで表される。一般的な細胞の細胞膜はほぼ絶縁体とみなすことができ、電極を通して測定される電気物性は、細胞の形状・性質に依存する。特定の細胞集団を蛍光色素などの標識なしで同定が可能であれば、細胞種・生物種を超えた普遍的な指標としてユニバーサルに利用できると考えられる。この技術を応用し、幹細胞性やがん化などの細胞異常をラベルフリーでモニターすることが可能となれば、研究ならびに医療現場において、細胞診断や幹細胞治療に大きな貢献をもたらすと考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] University of Birmingham(United Kingdom)
• [雑誌論文] Pericytes as a Source of Osteogenic Cells in Bone Fracture Healing (2019)
  • 著者名/発表者名: Supakul Sopak、Yao Kenta、Ochi Hiroki、Shimada Tomohito、Hashimoto Kyoko、Sunamura Satoko、Mabuchi Yo、Tanaka Miwa、Akazawa Chihiro、Nakamura Takuro、Okawa Atsushi、Takeda Shu、Sato Shingo
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 20 号: 5 ページ: 1079-1079
  • DOI: 10.3390/ijms20051079
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Construction of Continuous Capillary Networks Stabilized by Pericyte-like Perivascular Cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Kyoko Yamamoto, Kohei Tanimura, Masafumi Watanabe, Hiromu Sano, Hiroyuki Uwamori, Yo Mabuchi, Yumi Matsuzaki, Seok Chung, Roger D. Kamm, Kazuo Tanishita, Ryo Sudo
  • 雑誌名: Tissue Engineering Part A 巻: 25 号: 5-6 ページ: 499-510
  • DOI: 10.1089/ten.tea.2018.0186
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Generation of orthotopically functional salivary gland from embryonic stem cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Junichi、Ogawa Miho、Hojo Hironori、Kawashima Yusuke、Mabuchi Yo、Hata Kenji、Nakamura Shiro、Yasuhara Rika、Takamatsu Koki、Irie Tarou、Fukada Toshiyuki、Sakai Takayoshi、Inoue Tomio、Nishimura Riko、Ohara Osamu、Saito Ichiro、Ohba Shinsuke、Tsuji Takashi、Mishima Kenji
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1 ページ: 4216-4216
  • DOI: 10.1038/s41467-018-06469-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Anterior cruciate ligament-derived mesenchymal stromal cells have a propensity to differentiate into the ligament lineage (2018)
  • 著者名/発表者名: Ogata Yusuke、Mabuchi Yo、Shinoda Kosuke、Horiike Yuta、Mizuno Mitsuru、Otabe Koji、Suto Eriko Grace、Suzuki Nobuharu、Sekiya Ichiro、Akazawa Chihiro
  • 雑誌名: Regenerative Therapy 巻: 8 ページ: 20-28
  • DOI: 10.1016/j.reth.2017.12.001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Specific markers and properties of synovial mesenchymal stem cells in the surface, stromal, and perivascular regions. (2018)
  • 著者名/発表者名: Mizuno M, Katano H, Mabuchi Y, Ogata Y, Ichinose S, Fujii S, Otabe K, Komori K, Ozeki N, Koga H, Tsuji K, Akazawa C, Muneta T, Sekiya I.
  • 雑誌名: Stem Cell Res Ther. 巻: 9 号: 1 ページ: 123-123
  • DOI: 10.1186/s13287-018-0870-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cancer-secreted hsa-miR-940 induces an osteoblastic phenotype in the bone metastatic microenvironment via targeting ARHGAP1 and FAM134A (2018)
  • 著者名/発表者名: Kyoko Hashimoto, Hiroki Ochi, Satoko Sunamura, Nobuyoshi Kosaka, Yo Mabuchi, Toru Fukuda, Kenta Yao, Hiroaki Kanda, Keisuke Ae, Atsushi Okawa, Chihiro Akazawa, Takahiro Ochiya, Mitsuru Futakuchi, Shu Takeda, Shingo Sato
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 巻: 115(9) 号: 9 ページ: 2204-2209
  • DOI: 10.1073/pnas.1717363115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Recapitulation of Extracellular LAMININ Environment Maintains Stemness of Satellite Cells In?Vitro (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishii Kana、Sakurai Hidetoshi、Suzuki Nobuharu、Mabuchi Yo、Sekiya Ichiro、Sekiguchi Kiyotoshi、Akazawa Chihiro
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 10 号: 2 ページ: 568-582
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2017.12.013
  • NAID: 120006454685
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Technical advantage of recombinant collagenase for isolation of muscle stem cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishii Kana、Suzuki Nobuharu、Mabuchi Yo、Sekiya Ichiro、Akazawa Chihiro
  • 雑誌名: Regenerative Therapy 巻: 7 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1016/j.reth.2017.06.001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Isolation of dental pulp stem cells with high osteogenic potential (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasui Takazumi、Mabuchi Yo、Morikawa Satoru、Onizawa Katsuhiro、Akazawa Chihiro、Nakagawa Taneaki、Okano Hideyuki、Matsuzaki Yumi
  • 雑誌名: Inflammation and Regeneration 巻: 37 号: 1 ページ: 8-8
  • DOI: 10.1186/s41232-017-0039-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Differentiation of Oligodendrocyte Precursor Cells from Sox10-Venus Mice to Oligodendrocytes and Astrocytes (2017)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Nobuharu、Sekimoto Kaori、Hayashi Chikako、Mabuchi Yo、Nakamura Tetsuya、Akazawa Chihiro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 14133-14133
  • DOI: 10.1038/s41598-017-14207-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Prospectively isolated mesenchymal stem/stromal cells are enriched in the CD73+ population and exhibit efficacy after transplantation (2017)
  • 著者名/発表者名: Suto Eriko Grace、Mabuchi Yo、Suzuki Nobuharu、Suzuki Koji、Ogata Yusuke、Taguchi Miyu、Muneta Takeshi、Sekiya Ichiro、Akazawa Chihiro
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 4838-4838
  • DOI: 10.1038/s41598-017-05099-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Induction of hair follicle dermal papilla cell properties in human induced pluripotent stem cell-derived multipotent LNGFR(+)THY-1(+) mesenchymal cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Ophelia Veraitch, Yo Mabuchi, Yumi Matsuzaki, Takashi Sasaki, Hironobu Okuno, Aki Tsukashima, Masayuki Amagai, Hideyuki Okano, Manabu Ohyama
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 21 号: 1 ページ: 42777-42777
  • DOI: 10.1038/srep42777
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Notch2 signaling regulates the proliferation of murine bone marrow-derived mesenchymal stem/stromal cells via c-Myc expression. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yukio S, Mabuchi Y, Miyamoto K, Araki D, Niibe K, Houlihan DD, Morikawa S, Nakagawa T, Nakajima T, Akazawa C, Hori S, Okano H, Matsuzaki Y
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 11（11） 号: 11 ページ: 0165946-0165946
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0165946
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Growth differentiation factor 6 derived from mesenchymal stem/stromal cells reduces age-related functional deterioration in multiple tissues. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hisamatsu D, Ohno-Oishi M, Nakamura S, Mabuchi Y, Naka-Kaneda H
  • 雑誌名: Aging (Albany NY). 巻: 8(6) 号: 6 ページ: 1259-75
  • DOI: 10.18632/aging.100982
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] MHC-compatible bone marrow stromal/stem cells trigger fibrosis by activating host T cells in a scleroderma mouse model. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ogawa Y, Morikawa S, Okano H, Mabuchi Y, Suzuki S, Yaguchi T, Sato Y, Mukai S, Yaguchi S, Inaba T, Okamoto S, Kawakami Y, Tsubota K, Matsuzaki Y, Shimmura S.
  • 雑誌名: eLife 巻: 5
  • DOI: 10.7554/elife.09394
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Not single but periodic injections of synovial mesenchymal stem cells maintain viable cells in knees and inhibit osteoarthritis progression in rats. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ozeki N, Muneta T, Koga H, Nakagawa Y, Mizuno M, Tsuji K, Mabuchi Y, Akazawa C, Kobayashi E, Matsumoto K, Futamura K, Saito T, Sekiya I
  • 雑誌名: Osteoarthritis Cartilage 巻: in press 号: 6 ページ: 1061-70
  • DOI: 10.1016/j.joca.2015.12.018
  • NAID: 40021330438
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Prospective isolation of resident adult human mesenchymal stem cell population from multiple organs. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mabuchi Y, Matsuzaki Y
  • 雑誌名: Int J Hematol. 巻: 103(2) 号: 2 ページ: 138-44
  • DOI: 10.1007/s12185-015-1921-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Purified Human Dental Pulp Stem Cells Promote Osteogenic Regeneration. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasui T, Mabuchi Y, Toriumi H, Ebine T, Niibe K, Houlihan DD, Morikawa S, Onizawa K, Kawana H, Akazawa C, Suzuki N, Nakagawa T, Okano H, Matsuzaki Y.
  • 雑誌名: journal of Dental Research 巻: 95 号: 2 ページ: 206-214
  • DOI: 10.1177/0022034515610748
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Loss of the Homeodomain Transcription Factor Prep1 Perturbs Adult Hematopoiesis in the Bone Marrow. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka K, Oda A, Notsu C, Ohtsuka T, Kawai Y, Suzuki S, Nakamura T, Mabuchi Y, Matsuzaki Y, Goitsuka R.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 10(8) 号: 8 ページ: e0136107-e0136107
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0136107
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CD34 and CD49f Double-Positive and Lineage Marker-Negative Cells Isolated from Human Myometrium Exhibit Stem Cell-Like Properties Involved in Pregnancy-Induced Uterine Remodeling. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ono M, Kajitani T, Uchida H, Arase T, Oda H, Uchida S, Ota K, Nagashima T, Masuda H, Miyazaki K, Asada H, Hida N, Mabuchi Y, Morikawa S, Ito M, Bulun SE, Okano H, Matsuzaki Y, Yoshimura Y, Maruyama T.
  • 雑誌名: Biol Reprod. 巻: 93(2)
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Purified Human Synovium Mesenchymal Stem Cells as a Good Resource for Cartilage Regeneration. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ogata Y, Mabuchi Y, Yoshida M, Suto EG, Suzuki N, Muneta T, Sekiya I, Akazawa C.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 10(6) 号: 6 ページ: e0129096-e0129096
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0129096
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Human somatic stem cell-based therapy for cartilage regeneration. (2015)
  • 著者名/発表者名: Mabuchi Y, Okano H.
  • 雑誌名: Ann Transl Med. 巻: 3(Suppl 1)
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Muscle Satellite Cell Protein Teneurin-4 Regulates Differentiation During Muscle Regeneration. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishii K, Suzuki N, Mabuchi Y, Ito N, Kikura N, Fukada S, Okano H, Takeda S, Akazawa C.
  • 雑誌名: Stem Cells. 巻: 33(10) 号: 10 ページ: 3017-27
  • DOI: 10.1002/stem.2058
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synovial mesenchymal stem cells promote meniscus regeneration augmented by an autologous Achilles tendon graft in a rat partial meniscus defect model. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ozeki N, Muneta T, Matsuta S, Koga H, Nakagawa Y, Mizuno M, Tsuji K, Mabuchi Y, Akazawa C, Kobayashi E, Saito T, Sekiya I.
  • 雑誌名: Stem Cells. 巻: 33(6) 号: 6 ページ: 1927-38
  • DOI: 10.1002/stem.2030
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] P53 GENE REGULATES THE CELLULAR SENESCENCE OF MESENCHYMAL STEM/STROMAL CELLS (2018)
  • 著者名/発表者名: Yo Mabuchi, Yuta Horiike, Eriko Suto Grace, Yusuke Ogata, Nobuharu Suzuki, Hayato Kaneda, Ryuji Okazaki, and Chihiro Akazawa
  • 学会等名: International Society for Stem Cell Research
  • 国際学会
• [学会発表] 組織間葉系幹細胞の発生に関与する細胞集団の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 馬渕洋、小柳明日香、緒方勇亮、須藤絵里子グレース、鈴木喜晴、赤澤智宏
  • 学会等名: 第16回日本再生医療学会総会
  • 発表場所: 仙台国際センター (宮城県・仙台市)
  • 年月日: 2017-03-07
• [学会発表] Sox10を指標とした組織幹細胞の発生起源とその細胞集団の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 馬渕洋、小柳明日香、緒方勇亮、須藤絵里子グレース、鈴木喜晴、赤澤智宏
  • 学会等名: 第３８回日本炎症・再生医学会
• [学会発表] Comparative analysis of mesenchymal stem/stromal cells in multiple organs. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yo Mabuchi, Chihiro Akazawa
  • 学会等名: 先端モデル動物支援 若手技術講習会
  • 発表場所: 蓼科グランドホテル（長野県・茅野市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [備考] 東京医科歯科大学 大学院医歯学総合研究科 分子生命情報解析学分野
  • URL: http://akazawalab.com/
• [備考] 東京医科歯科大学 大学院保健衛生学研究科 分子生命情報解析学分野
  • URL: http://akazawalab.com/publication/
• [備考] 東京医科歯科大学 大学院保健衛生学研究科 分子生命情報解析学分野ホームページ
  • URL: http://akazawalab.com/
• [備考] http://akazawalab.com/publication/
• [産業財産権] 移植効率を向上させるヒト間葉系幹細胞（MSC）の新鮮純化方法 (2017)
  • 発明者名: 赤澤智宏、須藤絵里子グレース、馬渕洋
  • 権利者名: 赤澤智宏、須藤絵里子グレース、馬渕洋
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017