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ヒト脳組織特異的染色による先進的3D神経病理学の確立

研究課題

研究課題/領域番号 18H02105
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分37030:ケミカルバイオロジー関連
研究機関新潟大学

研究代表者

田井中 一貴  新潟大学, 脳研究所, 教授 (80506113)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2019年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワード透明化 / 3Dイメージング / 神経病理 / ケミカルプローブ
研究成果の概要

本研究では、つくりや機能単位が複雑なヒト脳組織の異常を立体のまま全てを観察することで判断する次世代神経病理学の開発に取り組んだ。組織透明化技術による3次元蛍光イメージングは、スループット・解像度を満たす最も有用なアプローチである。そこで、透明化技術に適用可能な特異的標識手法の開発に取り組んだ。ヒト組織の光学的障壁となる可視光透過性を向上させ、自家蛍光を褪色させることで、マルチカラーイメージング基盤を確立した。更に、色素ライブラリを用いて、神経細胞の胞体や残留血液成分、軸索、老人斑などに特異的なケミカルプローブを発見した。また、様々な標的分子に対して標識可能な汎用性の高い免疫染色手法を確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は透明化処理に適用可能な蛍光プローブを探索・設計するための一般的な化学的概念の創出を目的としており、先駆的な研究課題である。これにより、有機化学者がヒト脳剖検サンプルを用いた蛍光プローブ開発を展開するための基盤を確立できるため、化学と医学の間の壁を突破するケミカルメディシンを拓く一つのマイルストーンになりえる。また、3次元神経病理学が確立されることにより、「定量的な診断基準の確立」・「病変部位の網羅的探索」・「立体構造の異常に基づく疾患概念の体系化」が期待され、神経病理学分野の発展に大きく寄与できる。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 3件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 4件、 招待講演 13件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Spatiotemporal dynamics of clonal selection and diversification in normal endometrial epithelium2022

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Manako、Nakaoka Hirofumi、Suda Kazuaki、Yoshihara Kosuke、Ishiguro Tatsuya、Yachida Nozomi、Saito Kyota、Ueda Haruka、Sugino Kentaro、Mori Yutaro、Yamawaki Kaoru、Tamura Ryo、Revathidevi Sundaramoorthy、Motoyama Teiichi、Tainaka Kazuki、Verhaak Roel G. W.、Inoue Ituro、Enomoto Takayuki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 943-943

    • DOI

      10.1038/s41467-022-28568-2

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mechanical load regulates bone growth via periosteal Osteocrin2021

    • 著者名/発表者名
      Watanabe-Takano H., Ochi H., Chiba A., Matsuo A., Kanai Y., Fukuhara S., Ito N., Sako K., Miyazaki T., Tainaka K., Harada I., Sato S., Sawada Y., Minamino N., Takeda S., Ueda H.R., Yasoda A., Mochizuki N.
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 36 号: 2 ページ: 109380-109380

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2021.109380

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Using a new three-dimensional CUBIC tissue-clearing method to examine the brain during experimental cerebral malaria.2021

    • 著者名/発表者名
      Matsuo-Dapaah J, Lee MSJ, Ishii KJ, Tainaka K, Coban C.
    • 雑誌名

      Int Immunol.

      巻: 33 号: 11 ページ: 587-594

    • DOI

      10.1093/intimm/dxab060

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Whole-organ analysis of TGF-β-mediated remodelling of the tumour microenvironment by tissue clearing.2021

    • 著者名/発表者名
      Kubota SI, Takahashi K, Mano T, Matsumoto K, Katsumata T, Shi S, Tainaka K, Ueda HR, Ehata S, Miyazono K.
    • 雑誌名

      Commun. Biol.

      巻: 4 号: 1 ページ: 294-294

    • DOI

      10.1038/s42003-021-01786-y

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Three-dimensional understanding of the morphological complexity of the human uterine endometrium2021

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Manako、Yoshihara Kosuke、Suda Kazuaki、Nakaoka Hirofumi、Yachida Nozomi、Ueda Haruka、Sugino Kentaro、Mori Yutaro、Yamawaki Kaoru、Tamura Ryo、Ishiguro Tatsuya、Motoyama Teiichi、Watanabe Yu、Okuda Shujiro、Tainaka Kazuki、Enomoto Takayuki
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 24 号: 4 ページ: 102258-102258

    • DOI

      10.1016/j.isci.2021.102258

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Versatile whole-organ/body staining and imaging based on electrolyte-gel properties of biological tissues2020

    • 著者名/発表者名
      Susaki Etsuo A.、Shimizu Chika、Kuno Akihiro、Tainaka Kazuki、Li Xiang、Shibayama Mitsuhiro、Ueda Hiroki R. et al.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1 ページ: 1982-1982

    • DOI

      10.1038/s41467-020-15906-5

    • NAID

      120006956725

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Neurotransmission through dopamine D1 receptors is required for aversive memory formation and Arc activation in the cerebral cortex2020

    • 著者名/発表者名
      Saito Nae、Tainaka Kazuki、Macpherson Tom、Hikida Takatoshi、Yamaguchi Shun、Sasaoka Toshikuni
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: - ページ: 58-65

    • DOI

      10.1016/j.neures.2020.04.006

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rapid chemical clearing of white matter in the post-mortem human brain by 1,2-hexanediol delipidation.2019

    • 著者名/発表者名
      Inoue M, Saito R, Kakita A, Tainaka K.
    • 雑誌名

      Bioorg. Med. Chem. Lett.

      巻: 29 号: 15 ページ: 1886-1890

    • DOI

      10.1016/j.bmcl.2019.05.049

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemical Landscape for Tissue Clearing Based on Hydrophilic Reagents.2018

    • 著者名/発表者名
      Tainaka K, Murakami TC, Susaki EA, Shimizu C, Saito R, Takahashi K, Hayashi-Takagi A, Sekiya H, Arima Y, Nojima S, Ikemura M, Ushiku T, Shimizu Y, Murakami M, Tanaka KF, Iino M, Kasai H, Sasaoka T, Kobayashi K, Miyazono K, Morii E, Isa T, Fukayama M, Kakita A, Ueda HR.
    • 雑誌名

      Cell Rep.

      巻: 24 号: 8 ページ: 2196-2210

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2018.07.056

    • NAID

      120006542018

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 組織透明化の化学的アプローチ2021

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      ISNAC2021_若手フォーラム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体組織透明化技術CUBICによる包括的3Dイメージング技術2021

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      第757回 新潟医学会例会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 組織透明化・3Dイメージング技術による3次元神経病理学2021

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      2021年度 生理研研究会 機能的神経回路の構築と動作を支える分子細胞基盤
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ヒト脳組織透明化・3Dイメージングによる3次元神経病理学2021

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      第127回日本解剖学会総会・企画シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳透明化2020

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      第3回若手育成セミナー「神経回路の可視化・操作・モデリングのための最先端技術」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CUBIC: Whole-brain/body imaging with single-cell resolution using hydrophilic chemical cocktails2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tainaka
    • 学会等名
      International Symposium of Biofunctional Chemistry
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CUBIC:生体組織透明化による包括的3Dイメージング技術2019

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      新潟医学会特別講演
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CUBIC: 組織透明化技術による3Dイメージング2019

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      第60回新潟生化学懇話会プログラム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 3D 神経病理学に向けたホールマウント染色手法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      田井中 一貴・齋藤 理恵・井上 雅文・柿田 明美
    • 学会等名
      第60回日本神経病理学会総会学術研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Comprehensive 3D Imaging by Tissue Clearing Technique CUBIC2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tainaka
    • 学会等名
      Neuro2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 組織透明化による3D神経病理学2019

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      第16回 日本病理学会カンファレンス
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CUBIC: Whole-organ, whole-body imaging with single-cell resolution using chemical cocktails2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tainaka
    • 学会等名
      リエゾンラボ炎症シンポジウムin北海道大学
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 有機化学が拓く次世代3D組織化学2019

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      第5回 北海道大学部局横断シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CUBIC: Whole-brain/body imaging with single-cell resolution using hydrophilic chemical cocktails2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tainaka
    • 学会等名
      BRI The 9th international symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 組織透明化技術CUBICによる3D神経病理学2018

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会 第13回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 組織透明化技術CUBICによる3D神経病理学2018

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      第107回日本病理学会総会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 水溶性試薬による組織透明化の化学2018

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      第12回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Development of 3D neuropathology based on tissue clearing technique2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Tainaka, Rie Saito, Akiyoshi Kakita
    • 学会等名
      ICN2018, 19th International Congress of Neuropathology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] 『病理と臨床』2020年3月号 組織・細胞の透明化2020

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      文光堂
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] 『ぶんせき』2019年10号 入門講座 組織透明化技術と蛍光顕微鏡 3D イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      公益社団法人 日本分析化学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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