全身・全臓器透明化を用いた癌微小環境解析技術の構築

• 研究課題/領域番号: 17J30007
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 実験病理学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 久保田 晋平 東京大学, 医学系研究科, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2017-04-26 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 組織透明化 / シングルセルバイオロジー / がん / がん転移 / がん微小環境

研究実績の概要

透明化技術は、近年もっとも注目を浴びている生命科学関連技術の一つであり、国内外の様々な研究グループが生体組織透明化に取り組んでいる。これらの組織透明化技術の開発は主に神経科学研究の分野において発展してきており、マウス脳の透明化は新たな知見を生み出し始めている。 申請者らが2014年に報告した透明化試薬は、光の散乱因子である脂質を高度に除去する性能に加えて、光を吸収するヘムを代表とする生体色素を高効率に脱色す る性質を有しているため、既存の透明化技術と比較して、全身の様々な臓器に適用可能な透明化試薬である。申請者は自身が報告した透明化手法を光の散乱の観 点から最適化することによって、成獣マウスの全身一細胞解像度イメージングを可能とする透明化試薬を2017年に発表した。この新規透明化試薬は既存の手法では困難であった成獣マウスの一細胞解像度イメージングに必要な透明度を達成した。この透明化手法をさまざまなマウスがん転移モデルへと応用することにより、全身のがん微小転移の一細胞解像度イメージングに成功した。このように開発した組織透明化手法を生物発光イメー ジングや病理学的な解析といった従来の手法と組み合わせることにより、臓器・個体レベルでの網羅的1細胞解析の基盤技術を構築した。本技術を用いることにより、血小板およびマクロファージが TGF-beta刺激で EMTを誘導した肺がん細胞のがん転移を促進すること、またTGF-beta刺激で EMTを誘導した肺がん細胞は転移巣の形成能力が低い EMT非誘導肺がん細胞のがん転移を片利共生的に促進することを明らかにした。この技術は今まで捉えきることができなかったがん微小環境を臓器・個体レベルで正確に捉え、抜本的治療に資する先駆的技術となることが期待される。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] 組織透明化による全身全細胞解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 久保田晋平、高橋恵生、上田泰己、宮園浩平
  • 雑誌名: The LIpid 巻: 29 ページ: 240-244
• [雑誌論文] Whole-Body Profiling of Cancer Metastasis with Single-Cell Resolution (2017)
  • 著者名/発表者名: Kubota Shimpei I.、Takahashi Kei、Nishida Jun、Morishita Yasuyuki、Ehata Shogo、Tainaka Kazuki、Miyazono Kohei、Ueda Hiroki R.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 20 号: 1 ページ: 236-250
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2017.06.010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 組織透明化を用いた癌転移起点細胞の探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 久保田晋平
  • 学会等名: 新学術（シンギュラリティ×細胞ダイバース）合同ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] 腫瘍組織内ダイバーシティーの解析に資する全身全細胞解析技術の構築 (2020)
  • 著者名/発表者名: Shimpei I Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, Kazuki Tainaka, Ueda R. Hiroki, Kohei Miyazono
  • 学会等名: 第5回公開シンポジウム「多面的1細胞解析技術が解き明かす細胞社会ダイバーシティー」
• [学会発表] Whole-body/organ profiling of tumor diversity (2020)
  • 著者名/発表者名: 久保田晋平
  • 学会等名: 細胞ダイバース 第3回若手ワークショップ
• [学会発表] Whole-organ profiling of cancer metastasis by tissue clearing and light-sheet fluorescent microscopy (2020)
  • 著者名/発表者名: Shimpei I Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, Kazuki Tainaka, Ueda R. Hiroki, Kohei Miyazono
  • 学会等名: 第93回薬理学会
• [学会発表] Whole-body profiling of cancer metastasis by tissue clearing (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimpei I Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, Kazuki Tainaka, Ueda R. Hiroki, Kohei Miyazono
  • 学会等名: Gordon Research Conference Synthetic Biology
  • 国際学会
• [学会発表] Whole-body profiling of cancer metastasis by tissue clearing and light-sheet microscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimpei I Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, Kazuki Tainaka, Ueda R. Hiroki, Kohei Miyazono
  • 学会等名: Keystone symposia: Cancer metastasis: The Role of Metabolism, Immunity and the Microenvironment(M2)
  • 国際学会
• [学会発表] がん微小環境の全身全細胞解析を指向する組織透明化技術の構築 (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimpei I Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, Kazuki Tainaka, Ueda R. Hiroki, Kohei Miyazono
  • 学会等名: 定量生物の会 第九回年会
• [学会発表] がん組織不均一性に資する全身全細胞解析技術の構築 (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimpei I Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, Kazuki Tainaka, Ueda R. Hiroki, Kohei Miyazono
  • 学会等名: 細胞ダイバース 第３回公開シンポジウム
• [学会発表] がん組織不均一性を可視化するための基盤技術開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 久保田晋平
  • 学会等名: 細胞ダイバース 第２回若手ワークショップ
• [学会発表] Whole-organ profiling of drug resistance in cancer (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimpei I Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, Kazuki Tainaka, Ueda R. Hiroki, Kohei Miyazono
  • 学会等名: The 18th World Congress of Basic and Clinical Pharmacology (WCP2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Whole-organ quantitative analysis of cancer metastasis with CUBIC-Cancer analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimpei I. Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, Kohei Miyazono
  • 学会等名: 第77回日本癌学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] がん組織不均一性への挑戦 (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimpei I. Kubota
  • 学会等名: 新学術領域研究「細胞ダイバース」第一回若手ワークショップ
• [学会発表] Whole-body profiling of cancer metastasis with CUBIC-Cancer analysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Shimpei I Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, Kazuki Tainaka, Ueda R. Hiroki, and Kohei Miyazono
  • 学会等名: Keystone symposia: T cell Dysfunction, Cancer, Infection
• [学会発表] Whole-organ profiling of the effect of anti-tumor drug with CUBIC-Cancer analysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimpei I Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, and Kohei Miyazono
  • 学会等名: 第78回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Whole-body/organ profiling of cancer metastasis with CUBIC-Cancer analysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimpei I Kubota, Kei Takahashi, Jun Nishida, Shogo Ehata, Kazuki Tainaka, Ueda R. Hiroki, and Kohei Miyazono
  • 学会等名: 2017年度 生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] Whole-body profiling of cancer metastasis with single cell resolution (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimpei I. Kubota
  • 学会等名: TGF-β Meeting in Uppsala
• [備考] 第40回若手研究者の肖像 マウス個体を透明化するプロトコル確立、生命機能を設計・構築する研究を目指す
  • URL: https://bio.nikkeibp.co.jp/atcl/report/16/082300009/101700026/
• [備考] 第31回（2017年度）独創性を拓く 先端技術大賞 受賞者
  • URL: http://www.fbi-award.jp/sentan/jusyou/index.html
• [備考] 第３４回井上学術賞、井上研究奨励賞および第１０回井上リサーチアウォードの受賞者が決定しました
  • URL: http://www.inoue-zaidan.or.jp/b-01.html?eid=00033
• [備考] BBC, Spreading cancer caught on film
  • URL: http://www.bbc.com/news/health-40493876
• [備考] 東京大学, “組織透明化による全身全細胞解析基盤の構築: がん転移を1細胞ごとに見ることが可能に”
  • URL: http://www.m.u-tokyo.ac.jp/news/admin/release_20170706.pdf
• [備考] Best of Cell Reports 2017
  • URL: http://info.cell.com/best-of-cell-reports-2017