ドラッグ・リポジショニングと独自アッセイ技術に基づく細胞収縮能回復薬の発見

• 研究課題/領域番号: 16K12872
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生体医工学・生体材料学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 出口 真次 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (30379713)
• 研究協力者: 松井 翼
• 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: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 細胞バイオメカニクス / 細胞収縮力 / メカノミクス / ドラッグリポジショニング / ドラッグ・リポジショニング / 創薬 / メカノーム

研究成果の概要

細胞は自ら発生する内因性収縮力の大きさに応じて機能調節を行う。しかしながら、細胞内因性収縮力と機能調節の関係を網羅的に調べる方法はなく、特に細胞機能調節に関わる細胞内シグナルや薬剤の評価は限定的なものに留まっていた。そこで収縮力を高いハイスループットで定量評価することができるマルチウェルプレートシステムを開発した。これを遺伝子や化合物のライブラリーに適用して、収縮力制御化合物のスクリーニングができることを実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞の「収縮」に関する研究と言えばこれまで主に筋肉（骨格筋、心筋、平滑筋）に関するものが主なものでした。しかし昨今、「非筋」細胞における微小な収縮が、広範な細胞機能の調節に重要な役割を果たしていることが明らかにされています。本研究では非筋細胞の収縮の程度を高い実験効率で評価できる新しい装置の開発を行いました。この装置を用いた実験により、非筋細胞の収縮を制御する薬剤の同定を行いました。これにより非筋細胞内の収縮能の調節およびそれに依存した諸機能の分子機構の解明につながることが期待されます。

研究成果

• [雑誌論文] Keratin-binding ability of the N-terminal Solo domain of Solo is critical for its function in cellular mechanotransduction (2019)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, S., Matsui, T. S., Ohashi, K., Mizuno, K., and Deguchi, S.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 390-402
  • DOI: 10.1111/gtc.12682
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatially selective MRLC regulation is absent in dedifferentiated vascular smooth muscle cells but is partially induced by fibronectin and Klf4 (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsui, T.S., Deguchi, S.
  • 雑誌名: American Journal of Physiology Cell Physiology 巻: 316 号: 4 ページ: C509-C521
  • DOI: 10.1152/ajpcell.00251.2017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transgelin-1 (SM22α) interacts with actin stress fibers and podosomes in smooth muscle cells without using its actin binding site (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsui, T.S., Ishikawa, A., Deguchi, S.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 505 号: 3 ページ: 879-884
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.09.176
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deformable 96-well cell culture plate compatible with high-throughput screening platforms (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsui, T.S., Wu, H., Deguchi, S.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 13 号: 9 ページ: e0203448-e0203448
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0203448
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Solo, a RhoA-targeting guanine nucleotide exchange factor, is critical for hemidesmosome formation and acinar development in epithelial cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Sachiko Fujiwara, Tsubasa S. Matsui, Kazumasa Ohashi, Shinji Deguchi, and Kensaku Mizuno
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 印刷中 号: 4 ページ: e0195124-e0195124
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0195124
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Vinexin family (SORBS) proteins play different roles in stiffness-sensing and contractile force generation (2017)
  • 著者名/発表者名: Ichikawa, T., Kita, M., Matsui, T.S., Ichikawa-Nagasato, A., Araki, T., Chiang, S.H., Sezaki, T., Kimura, Y., Ueda, K., Deguchi, S., Saltiel, A.R., Kioka, N.
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 130 号: 20 ページ: 3517-3531
  • DOI: 10.1242/jcs.200691
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cellular force assay detects altered contractility caused by a nephritis-associated mutation in nonmuscle myosin IIA (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, S.P., Matsui, T.S., Ichikawa, T., Furukawa, T., Kioka, N., Fukushima, S., Deguchi, S.
  • 雑誌名: Development, Growth & Differentiation 巻: 59 号: 5 ページ: 423-433
  • DOI: 10.1111/dgd.12379
  • 査読あり
• [雑誌論文] New wrinkling substrate assay reveals traction force fields of leader and follower cells undergoing collective migration (2017)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, S., Matsui, T.S., Deguchi, S.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 482 号: 4 ページ: 975-979
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.11.142
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Microcontact Peeling: A Cell Micropatterning Technique for Circumventing Direct Adsorption of Proteins to Hydrophobic PDMS (2017)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, S., Matsui, T.S., Deguchi, S.
  • 雑誌名: Current Protocols in Cell Biology 巻: 75
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tensile strength of oxygen plasma-created surface layer of PDMS (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohishi, T., Noda, H., Matsui, T.S., Jile, H., Deguchi, S.
  • 雑誌名: Journal of Micromechanics and Microengineering 巻: 27 ページ: 015015-015015
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Conformational Plasticity of JRAB/MICAL-L2 Provides 'Law and Order' (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Sakane, S. Yoshizawa, M. Nishimura, Y. Tsuchiya, N. Matsushita, K. Miyake, K. Horikawa, I. Imoto, C. Mizuguchi, H. Saito, T. Ueno, S. Matsushita, H. Haga, S. Deguchi, K. Mizuguchi, H.
  • 雑誌名: Molecular Biology of the Cell 巻: 27 号: 20 ページ: 3095-3108
  • DOI: 10.1091/mbc.e16-05-0332
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] A cellular contractility monitoring system allowing for high- throughput and long-term analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: T.S. Matsui, S. Deguchi
  • 学会等名: MHS 2018 (International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science)
  • 国際学会
• [学会発表] Rho-signaling organizes hemidesmosomal cell-substrate adhesion and acinar morphogenesis of epithelial cells through controlling mechanotransduction (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Fujiwara, T.S. Matsui, K. Ohashi, T.M. Magin, K. Mizuno, S. Deguchi
  • 学会等名: International Meeting of the German Society for Cell Biology
  • 国際学会
• [学会発表] High-throughput detection of cellular traction forces for screening of drugs and regulatory genes (2018)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S.
  • 学会等名: Emerging Technologies in Mechanical Engineering 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Stress fibers exhibit unique contractile properties distinct from those of myofibrils (2018)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S., Matsui, T.S
  • 学会等名: 8th World Congress of Biomechanics
  • 国際学会
• [学会発表] Hemidesmosomal cell-substrate adhesion and acinar morphogenesis of epithelial cells are organized by Rho-signaling through controlling mechanotransduction (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Fujiwara, T. S. Matsui, K. Ohashi, K. Mizuno, S. Deguchi
  • 学会等名: 8th World Congress of Biomechanics
  • 国際学会
• [学会発表] Rho-signaling plays crucial roles for cellular mechanotransduction and regulates actin and intermediate filament cytoskeletal reorganization (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Fujiwara, H. Abiko, T. S. Matsui, K. Ohashi, K. Mizuno, S. Deguchi
  • 学会等名: 8th World Congress of Biomechanics
  • 国際学会
• [学会発表] Isometric contractile properties of individual stress fibers (2018)
  • 著者名/発表者名: Deguchi, S.
  • 学会等名: 8th World Congress of Biomechanics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] スループットの高い細胞トラクションフォースアッセイの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 出口 真次，松井 翼，田中 裕一郎，呼格吉楽
  • 学会等名: 第29回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: ウインクあいち
  • 年月日: 2017-01-19
• [学会発表] Detecting endogenous forces of cells subjected to mutations and drugs (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Deguchi
  • 学会等名: 第76回 日本癌学会学術総会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Local geometry sensing by individual focal adhesions (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinji Deguchi, Sho Yokoyama, Tsubasa S. Matsui, Taiki Ohishi
  • 学会等名: 2017 Cellular and Molecular Bioengineering Annual Conference
  • 国際学会
• [学会発表] 個々の細胞が発生する力を高効率に定量化するシステムの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松井 翼, 出口 真次
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] ミオシン調節軽鎖のリン酸化は個々の細胞が発生する収縮力の大きさに相関はあるか？ (2016)
  • 著者名/発表者名: 出口 真次, 松井 翼, 倉賀野 正弘, 高橋 正行
  • 学会等名: 第68回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 京都テルサ
  • 年月日: 2016-06-15
• [図書] 細胞収縮力アッセイ in 月刊「細胞」 (2019)
  • 著者名/発表者名: 出口 真次，松井 翼，市川 尚文，木岡 紀幸
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 北隆館 ニューサイエンス社
• [図書] 細胞収縮力のアッセイ － メカノバイオロジー研究のツール in Precision Medicine プレシジョンメディシンと創薬 (2018)
  • 著者名/発表者名: 出口 真次，松井 翼，市川 尚文，木岡 紀幸
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 北隆館 ニューサイエンス社
• [備考] 大阪大学・出口研
  • URL: http://mbm.me.es.osaka-u.ac.jp
• [備考] 大阪大学大学院基礎工学研究科・出口研HP
  • URL: http://mbm.me.es.osaka-u.ac.jp
• [備考] 大阪大学・出口研究室ホームページ
  • URL: http://mbm.me.es.osaka-u.ac.jp