細胞間相互作用の瞬間を解析する分泌細胞時間分解回収システムの開発

• 研究課題/領域番号: 20H04512
• 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90110:生体医工学関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 白崎 善隆 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 特任助教 (70469948)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2021年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2020年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
• キーワード: 細胞分泌 / １細胞解析 / 時間分解遺伝子発現解析 / 細胞分泌イメージング / 細胞間相互作用 / 遺伝子発現解析 / 時間分解細胞回収

研究開始時の研究の概要

研究は、個々の細胞が示す分泌応答の時間的ばらつき、及びそれに基づく細胞間相互作用のばらつきを実時間で可視化し、さらに、分泌活性に基づいて、至適のタイミングで細胞を回収し、細胞内の遺伝子発現情報を網羅的に解析するプラットフォームを開発し、分泌活性化した瞬間や細胞間相互作用が成立した瞬間に細胞にどのような遺伝子応答が生じているのかを明らかにするものである。

研究成果の概要

本研究では、細胞応答の出力(分泌)を指標に適切な細胞状態を収集し、活性化の始まりや細胞間相互作用の始まりにおけるInfluential minority細胞の解析を可能とする新奇１細胞・細胞間相互作用解析技術の創生を目指した。結果、リンパ球の活性化を分泌イメージングで追跡し、遷移過程において過渡的に発現する遺伝子群の同定に成功した。一方、関節リウマチにおけるリンパ球相互作用依存的な滑膜細胞からのIL-6分泌や、がん免疫におけるT細胞による細胞傷害分子の分泌に着目し、１細胞分泌イメージングの飛躍的なスループットの向上によって、細胞間相互作用に伴うこれらの分泌現象の可視化に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、ハイスループット１細胞シーケンサーがもたらしている集団網羅的な１細胞遺伝子発現解析に対して、細胞の活性化や細胞間の相互作用に伴う分泌機能の発現に時空間的にフォーカスした細胞状態の解析を可能とする基盤技術を開発した。この技術を発展させることで、統計的解析によって埋もれてしまう影響力のある希少な細胞状態を高感度に捉えることが可能となり、細胞の運命決定を左右する細胞内遺伝子発現の理解と制御に貢献すると期待される。