脂質光遺伝学の確立

• 研究課題/領域番号: 17K19341
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 分子生物学およびその関連分野
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 上田 善文 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (60391877)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2017年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
• キーワード: 光遺伝学 / 脂質 / 細胞生物学 / シグナル伝達 / がん / 細胞運動 / 光 / クリプトクロム / ホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸 / PIP3 / スフィンゴシン1リン酸 / S1P / 脂質光遺伝学 / Magnet system / CRY2/CIB1 system / 遺伝学 / 光スイッチ

研究成果の概要

本研究は、光によって高時間分解能で脂質分子を産生するための技術、即ち「脂質光遺伝学」の確立を目指した。スフィンゴシン1リン酸やホスファチジルイノシトールリン脂質(PIP3)を始めとした機能性脂質分子のための光遺伝学ツールを作製し、細胞、組織、動物個体に応用することで、脂質の理解を深め、将来の薬剤の開発などにつなげる。PIP3に関して、光遺伝学ツールPPAP1を開発し、培養細胞レベルでのPIP3の機能解析を行った。光によって、PIP3を産生し、ラメリポディアや細胞膜の伸展を誘導することができた(Anal Sci. 2019 Jan 10;35(1):57-63.)。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は、がん、認知症などに関与する機能性脂質分子PIP3を、光で制御する光遺伝学ツールを開発し、これを用いてPIP3が、がんの転移や創傷治癒に関与するラメリポディアを誘導することができた。現在までに、培養細胞レベルで評価を行ったが、より高次の組織、マウスなどの個体への応用も進行中である。近年では、光がん療法などが優れた効果を示しているように、光を用いた治療は進歩していくと考えられる。本研究で開発したPPAP1も基礎研究のみならず将来の治療応用の可能性を秘めている。

研究成果

• [雑誌論文] Deficiency of sphingomyelin synthase 2 prolongs survival by the inhibition of lymphoma infiltration through ICAM‐1 reduction (2020)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi Makoto、Ueda Yoshibumi、Matsushita Michiko、Nagaya Shingo、Hashizume Chieko、Arai Kenta、Kabayama Kazuya、Fukase Koichi、Watanabe Ken、Wardhani Lusi Oka、Hayashi Kazuhiko、Okazaki Toshiro
  • 雑誌名: The FASEB Journal 巻: 34 号: 3 ページ: 3838-3854
  • DOI: 10.1096/fj.201901783rr
  • 査読あり
• [雑誌論文] Membrane Dynamics Induced by a Phosphatidylinositol 3,4,5-Trisphosphate Optogenetic Tool (2019)
  • 著者名/発表者名: UEDA Yoshibumi、II Tatsuhito、AONO Yuki、SUGIMOTO Naotoshi、SHINJI Seiichi、YOSHIDA Hiroshi、SATO Moritoshi
  • 雑誌名: Analytical Sciences 巻: 35 号: 1 ページ: 57-63
  • DOI: 10.2116/analsci.18SDP06
  • NAID: 130007554872
  • ISSN: 0910-6340, 1348-2246
  • 年月日: 2019-01-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment and characterization of a novel neuroendocrine carcinoma cell line derived from a human ascending colon tumor. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shinji S, Sasaki N, Yamada T, Koizumi M, Matsuda A, Ohta R, Yokoyama Y, Takahashi G, Hotta M, Hara K, Takeda K, Ueda K, Kuriyama S, Ishiwata T, Murakami T, Ueda Y, Kanazawa Y, Yoshida H.
  • 雑誌名: Cancer Sci. 巻: 110(12) 号: 12 ページ: 3708-3717
  • DOI: 10.1111/cas.14221
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Corticosterone inhibits the expression of cannabinoid receptor?1 and cannabinoid receptor agonist?induced decrease in cell viability in glioblastoma cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto Naotoshi、Ishibashi Hiroaki、Ueda Yoshibumi、Nakamura Hiroyuki、Yachie Akihiro、Ohno?Shosaku Takako
  • 雑誌名: Oncology Letters 巻: 18 ページ: 1557-1563
  • DOI: 10.3892/ol.2019.10456
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A split CRISPR?Cpf1 platform for inducible genome editing and gene activation (2019)
  • 著者名/発表者名: Nihongaki Yuta、Otabe Takahiro、Ueda Yoshibumi、Sato Moritoshi
  • 雑誌名: Nature Chemical Biology 巻: 15 号: 9 ページ: 882-888
  • DOI: 10.1038/s41589-019-0338-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protein Engineering of Dual-Cys Cyanobacteriochrome AM1_1186g2 for Biliverdin Incorporation and Far-Red/Blue Reversible Photoconversion (2019)
  • 著者名/発表者名: Kuwasaki Yuto、Miyake Keita、Fushimi Keiji、Takeda Yuka、Ueda Yoshibumi、Nakajima Takahiro、Ikeuchi Masahiko、Sato Moritoshi、Narikawa Rei
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 20 号: 12 ページ: 2935-2935
  • DOI: 10.3390/ijms20122935
  • NAID: 120006733892
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rational conversion of chromophore selectivity of cyanobacteriochromes to accept mammalian intrinsic biliverdin (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiji Fushimi, Takatsugu Miyazaki, Yuto Kuwasaki, Takahiro Nakajima, Tatsuro Yamamoto, Kazushi Suzuki, Yoshibumi Ueda, Keita Miyake, Yuka Takeda, Jae-Hoon Choi, Hirokazu Kawagishi, Enoch Y. Park, Masahiko Ikeuchi, Moritoshi Sato, Rei Narikawa
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 巻: 印刷中 号: 17 ページ: 8301-8309
  • DOI: 10.1073/pnas.1818836116
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Epidermal growth factor-nanoparticle conjugates change the activity from anti-apoptotic to pro-apoptotic at membrane rafts (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Shota、Iwamaru Yoshifumi、Shimizu Yoshihisa、Ueda Yoshibumi、Sato Moritoshi、Yamaguchi Kazuo、Nakanishi Jun
  • 雑誌名: Acta Biomaterialia 巻: 88 ページ: 383-391
  • DOI: 10.1016/j.actbio.2019.02.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat attenuates sensitivity of mammalian cells to capsaicin. (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto N, Matsuzaki K, Katakura M, Nakamura H, Ueda Y, Yachie A, Shido O.
  • 雑誌名: J Biochem Mol Toxicol. 巻: e22288 号: 5 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1002/jbt.22288
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Male sex and history of ischemic heart disease are major risk factors for anastomotic leakage after laparoscopic anterior resection in patients with rectal cancer (2018)
  • 著者名/発表者名: Shinji Seiichi、Ueda Yoshibumi、Yamada Takeshi、Koizumi Michihiro、Yokoyama Yasuyuki、Takahashi Goro、Hotta Masahiro、Iwai Takuma、Hara Keisuke、Takeda Kohki、Okusa Mikihiro、Kan Hayato、Uchida Eiji、Yoshida Hiroshi
  • 雑誌名: BMC Gastroenterology 巻: 18 号: 1
  • DOI: 10.1186/s12876-018-0846-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Induction of signal transduction using non-channelrhodopsin-type optogenetic tools (2018)
  • 著者名/発表者名: Ueda Y, Sato M.
  • 雑誌名: Chembiochem. 巻: unknown 号: 12 ページ: 1217-1231
  • DOI: 10.1002/cbic.201700635
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In vivo imaging of T cell lymphoma infiltration process at the colon (2018)
  • 著者名/発表者名: Ueda Yoshibumi、Ishiwata Toshiyuki、Shinji Seiichi、Arai Tomio、Matsuda Yoko、Aida Junko、Sugimoto Naotoshi、Okazaki Toshiro、Kikuta Junichi、Ishii Masaru、Sato Moritoshi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 3978-3978
  • DOI: 10.1038/s41598-018-22399-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combined use of preoperative lymphocyte counts and the post/preoperative lymphocyte count ratio as a prognostic marker of recurrence after curative resection of stage II colon cancer (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinji Seiichi、Ueda Yoshibumi、Yamada Takeshi、Koizumi Michihiro、Yokoyama Yasuyuki、Takahashi Goro、Hotta Masahiro、Iwai Takuma、Hara Keisuke、Takeda Kohki、Okusa Mikihiro、Kan Hayato、Uchida Eiji
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: 9 号: 2 ページ: 2553-2564
  • DOI: 10.18632/oncotarget.23510
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cell membrane dynamics induction using optogenetic tools (2017)
  • 著者名/発表者名: Ueda Yoshibumi、Sato Moritoshi
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: unknown 号: 2 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.11.091
  • 査読あり
• [学会発表] マウス生体内イメージングを用いた一つ一つのがん細胞の ユニークな振る舞いの可視化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 上田善文、小澤岳昌
  • 学会等名: 第13回バイオ関連化学シンポジウム2019
• [学会発表] Lipid control by optogenetics (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshibumi Ueda
  • 学会等名: 3rd International symposium on Nanoarchitectonics for Mechanobiology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] シンポジウム２ 「脂質テクノロジー」 脂質光遺伝学の確立 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上田善文
  • 学会等名: JCBL: 第60回 日本脂質生化学会
  • 招待講演
• [学会発表] マウスin vivoイメージングを用いた動的病理学 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上田善文
  • 学会等名: 第２回 東京理科大学薬学部・獨協医科大学埼玉医療センター学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 免疫を有するマウスにおける悪性リンパ腫の大腸の粘膜層への浸潤、転移巣形成の動態可視化法の確立 (2017)
  • 著者名/発表者名: Ueda Y., Shinji S., Matsuda Y., Arai T., Aida J., Ishiwata T.
  • 学会等名: 第76回日本癌学会学術総会
• [学会発表] 2光子顕微鏡生体内イメージングによる免疫を込みにしたがん浸潤転移の動態解明－大腸上皮下がん浸潤の観察 (2017)
  • 著者名/発表者名: Ueda Y., Shibusawa M., Shinji S., Matsuda Y., Sugimoto N., Sato M., Ishiwata T.
  • 学会等名: 第106回日本病理学会総会