シングルセル・プロテオミクスによるがん幹細胞特性解明

• 研究課題/領域番号: 16H04730
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: システムゲノム科学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 松本 雅記 九州大学, 生体防御医学研究所, 准教授 (60380531)
• 研究協力者: 中山 敬一 ; 馬場 健史
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円); 2018年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2017年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2016年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
• キーワード: プロテオミクス / １細胞分析 / がん幹細胞 / シングルセル / プロテオーム / シングルセル解析 / バイオテクノロジー

研究成果の概要

18000種類以上の組換えタンパク質を用いて、ゲノムワイドなタンパク質絶対定量であるin vitro proteome assisted MRM for protein absolute quantification（iMPAQT）法を確立した(Nature Methods, 2017)。さらに、試料調製や導入法を改良することで高感度化し、少数細胞プロテオーム解析を実現可能とした。また、細胞周期制御因子p57を新規がん幹細胞マーカーとして同定し、これを指標にがん幹細胞を濃縮する手法を確立した。最終的にこれらを組み合わせたマルチオミクス解析によってがん幹細胞の分子シグニチャの同定を行なった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究によって次世代型の定量プロテオミクスの技術基盤を確立することができた。これは、汎用的に利用されている手法と比べて精度や特異性において優れており、生命科学におけるタンパク質の解析に革新をもたらすことが期待される。さらに、高感度化によって小数細胞プロテオーム解析を実現可能としたことで、がん幹細胞の特徴を分子レベルで捉えることができるようなったことは、がんの根治を目指す医学研究を大いに促すものである。

研究成果

• [雑誌論文] Bcl11b sets pro-T cell fate by site-specific cofactor recruitment and by repressing Id2 and Zbtb16 (2018)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa Hiroyuki、Romero-Wolf Maile、Yui Mary A.、Ungerb?ck Jonas、Quiloan Maria L. G.、Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I.、Tanaka Tomoaki、Rothenberg Ellen V.
  • 雑誌名: Nature Immunology 巻: 19 号: 12 ページ: 1427-1440
  • DOI: 10.1038/s41590-018-0238-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of the physiological substrates of PDIp, a pancreas-specific protein-disulfide isomerase family member (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto Takushi、Nakamura Orie、Saito Michiko、Tsuru Akio、Matsumoto Masaki、Kohno Kenji、Inaba Kenji、Kadokura Hiroshi
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 293 号: 48 ページ: 18421-18433
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.003694
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transcription Factor PU.1 Represses and Activates Gene Expression in Early T Cells by Redirecting Partner Transcription Factor Binding (2018)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa Hiroyuki、Ungerb?ck Jonas、Wang Xun、Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I.、Cohen Sarah M.、Tanaka Tomoaki、Rothenberg Ellen V.
  • 雑誌名: Immunity 巻: 48 号: 6 ページ: 1119-1134.e7
  • DOI: 10.1016/j.immuni.2018.04.024
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Trans-omic Analysis Reveals Selective Responses to Induced and Basal Insulin across Signaling, Transcriptional, and Metabolic Networks (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawata Kentaro、Hatano Atsushi、Yugi Katsuyuki、Kubota Hiroyuki、Sano Takanori、Fujii Masashi、Tomizawa Yoko、Kokaji Toshiya、Tanaka Kaori Y.、Uda Shinsuke、Suzuki Yutaka、Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I.、Saitoh Kaori、Kato Keiko、Ueno Ayano、Ohishi Maki、Hirayama Akiyoshi、Soga Tomoyoshi、Kuroda Shinya
  • 雑誌名: iScience 巻: 7 ページ: 212-229
  • DOI: 10.1016/j.isci.2018.07.022
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The jPOST environment: an integrated proteomics data repository and database (2018)
  • 著者名/発表者名: Moriya Yuki、Kawano Shin、Okuda Shujiro、Watanabe Yu、Matsumoto Masaki、Takami Tomoyo、Kobayashi Daiki、Yamanouchi Yoshinori、Araki Norie、Yoshizawa Akiyasu C、Tabata Tsuyoshi、Iwasaki Mio、Sugiyama Naoyuki、Tanaka Satoshi、Goto Susumu、Ishihama Yasushi
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 47 号: D1 ページ: 1218-1224
  • DOI: 10.1093/nar/gky899
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The promise of targeted proteomics for quantitative network biology (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I
  • 雑誌名: Current Opinion in Biotechnology 巻: 54 ページ: 88-97
  • DOI: 10.1016/j.copbio.2018.02.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] PKM1 Confers Metabolic Advantages and Promotes Cell-Autonomous Tumor Cell Growth. (2018)
  • 著者名/発表者名: M Morita, T Sato, M Nomura, Y Sakamoto, Y Inoue, R Tanaka, S Ito, K Kurosawa, K Yamaguchi, Y Sugiura, H Takizaki, Y Yamashita, R Katakura, I Sato, Y Okada, H Watanabe, G Kondoh, et al.
  • 雑誌名: Cancer Cell 巻: 12 号: 3 ページ: 355-367
  • DOI: 10.1016/j.ccell.2018.02.004
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Noncanonical Pathway for Regulation of CCL2 Expression by an mTORC1-FOXK1 Axis Promotes Recruitment of Tumor-Associated Macrophages (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakatsumi Hirokazu、Matsumoto Masaki、Nakayama Keiichi I.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 21 号: 9 ページ: 2471-2486
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.11.014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Robotic crowd biology with Maholo LabDroids. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yachie N; Robotic Biology Consortium (inc. Masaki Matsumoto)., Natsume T.
  • 雑誌名: Nature Biotechnology 巻: 35 号: 4 ページ: 310-312
  • DOI: 10.1038/nbt.3758
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Small Nucleolar Noncoding RNA SNORA23, Upregulated in Human Pancreatic Ductal Adenocarcinoma, Regulates Expression of SYNE2 to Promote Growth and Metastasis of Xenograft Tumors in Mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Cui L, Nakano K, Obchoei S, Setoguchi K, Matsumoto M, Yamamoto T, Obika S, Shimada K, Hiraoka N.
  • 雑誌名: Gastroenterology 巻: 印刷中 号: 1 ページ: 292-306.e2
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2017.03.050
  • 査読あり
• [雑誌論文] A large-scale targeted proteomics assay resource based on an in vitro human proteome. (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto M, Matsuzaki F, Oshikawa K, Goshima N, Mori M, Kawamura Y, Ogawa K, Fukuda E, Nakatsumi H, Natsume T, Fukui K, Horimoto K, Nagashima T, Funayama R, Nakayama K, Nakayama KI.
  • 雑誌名: Nat Methods 巻: 14 号: 3 ページ: 251-258
  • DOI: 10.1038/nmeth.4116
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of KIAA1210 as a novel X-chromosome-linked protein that localizes to the acrosome and associates with the ectoplasmic specialization in testes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwamori T, Iwamori N, Matsumoto M, Ono E, Matzuk MM.
  • 雑誌名: Biol Reprod 巻: 96 号: 2 ページ: 469-477
  • DOI: 10.1095/biolreprod.116.145458
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] mTORC1 and muscle regeneration are regulated by the LINC00961-encoded SPAR polypeptide. (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto A, Pasut A, Matsumoto M, Yamashita R, Fung J, Monteleone E, Saghatelian A, Nakayama KI, Clohessy JG, Pandolfi PP.
  • 雑誌名: Nature 巻: 541 号: 7636 ページ: 228-232
  • DOI: 10.1038/nature21034
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] jPOSTrepo: an international standard data repository for proteomes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Okuda S, Watanabe Y, Moriya Y, Kawano S, Yamamoto T, Matsumoto M, Takami T, Kobayashi D, Araki N, Yoshizawa AC, Tabata T, Sugiyama N, Goto S, Ishihama Y.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 45 号: D1 ページ: D1107-D1111
  • DOI: 10.1093/nar/gkw1080
  • NAID: 120006353864
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] GRWD1 negatively regulates p53 via the RPL11-MDM2 pathway and promotes tumorigenesis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kayama K, Watanabe S, Takafuji T, Tsuji T, Hironaka K, Matsumoto M, Nakayama KI, Enari M, Kohno T, Shiraishi K, Kiyono T, Yoshida K, Sugimoto N, Fujita M.
  • 雑誌名: EMBO Rep. 巻: 18 号: 1 ページ: 123-137
  • DOI: 10.15252/embr.201642444
  • 査読あり
• [雑誌論文] The novel heart-specific RING finger protein 207 is involved in energy metabolism in cardiomyocytes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mizushima, W., Takahashi , H., Watanabe, M., Kinugawa, S., Matsushima, S., Takada, S., Yokota, T., Furihata, T., Matsumoto, J., Tsuda, M., Chiba, I., Nagashima, S., Yanagi, S., Matsumoto, M., Nakayama, K.I., Tsutsui, H. and Hatakeyama, S.
  • 雑誌名: J. Mol. Cell. Cardiol. 巻: 100 ページ: 43-53
  • DOI: 10.1016/j.yjmcc.2016.09.013
  • NAID: 120006360069
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phosphoproteomics analyses show subnetwork systems in T-cell receptor signaling. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hatano A, Matsumoto M, Nakayama KI.
  • 雑誌名: Genes Cells. 巻: 21 号: 10 ページ: 1095-1112
  • DOI: 10.1111/gtc.12406
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Inhibition of the Arabidopsis bHLH transcription factor by monomerization through abscisic acid-induced phosphorylation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Y, Kinoshita T, Matsumoto M, Shimazaki K.
  • 雑誌名: Plant Journal 巻: 87 号: 6 ページ: 559-567
  • DOI: 10.1111/tpj.13217
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ribophorin II is involved in the tissue factor expression mediated by phosphatidylserine-dependent antiprothrombin antibody on monocytes (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujieda Y., Amengual O., Matsumoto M., Kuroki K., Takahashi H., Kono M., Kurita Y., Otomo K., Kato M., Oku K., Bohgaki T., Horita T., Yasuda S., Maenaka K., Hatakeyama S., Nakayama K.I. and Atsumi T. et al.
  • 雑誌名: Rheumatology 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 1117-1126
  • DOI: 10.1093/rheumatology/kew005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Robotics promotes accurate and reproducible data acquisition in proteomics (2018)
  • 著者名/発表者名: Masaki Matsumoto
  • 学会等名: Robotics and Semantic Systems for Biology Symposium 2
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] iMPAQT: A platform for large scale targeted proteomics based on in vitro human proteome. (2017)
  • 著者名/発表者名: Masaki Matsumoto
  • 学会等名: 1st-Internatinal Symposium of the Kyoto Biomolecular Mass Spectrometry Society.
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2017-02-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] iMPAQT: A Platform for Large-Scale Targeted Proteomics Based on an in Vitro Human Proteome (2017)
  • 著者名/発表者名: ②松本雅記、中山敬一
  • 学会等名: JPrOS2017年大会
• [学会発表] iMPAQT: A platform for large-scale targeted proteomics based on an in vitro human proteome (2017)
  • 著者名/発表者名: ③松本雅記
  • 学会等名: 第65質量分析総合討論会
  • 招待講演
• [学会発表] iMPAQT: 組換えタンパク質を利用したタンパク質絶対定量プラットフォーム～がん代謝研究への応用～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 松本雅記
  • 学会等名: 第4回次世代がんインフォマティクス研究会
  • 発表場所: 岡山大学工学部
  • 年月日: 2016-12-16
  • 招待講演
• [学会発表] 定量プロテオミクスプラットフォームのためのインフォマティクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 松本雅記
  • 学会等名: 質量分析インフォマティクス研究会・第1回ワークショップ
  • 発表場所: JST東京本部（サイエンスプラザ）
  • 年月日: 2016-10-07
  • 招待講演
• [備考] iMPAQT knowledge DB
  • URL: http://impaqt.jpost.org/iMPAQT/