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三次元形態計測に基づく、ベージュ脂肪細胞への分化運命予測

研究課題

研究課題/領域番号 22K12797
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
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

服部 一輝  東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任助教 (40708575)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードベージュ脂肪 / 1細胞解析 / スフェロイド / マイクロ流体技術 / ベージュ脂肪細胞 / 脂肪前駆細胞
研究開始時の研究の概要

効果的な抗肥満薬は今も開発途上であるが、エネルギー消費細胞であるベージュ脂肪細胞を体内で増加させる戦略が有望視されている。この方法の大きな利点のひとつは、ベージュ脂肪の前駆細胞が生体内に存在するため、薬剤処置などによる外的刺激で分化誘導が可能であることである。しかしながら、その前駆細胞を高い純度で単離する方法が確立していないことが、薬剤探索などの創薬プロセスが遅れているひとつの原因である。そこで本研究では、前駆細胞の形態から分化後の細胞種を予測する技術基盤を創り、ベージュ脂肪前駆細胞の単離を目指す。

研究実績の概要

世界には10億人以上の肥満患者がいますが、多くの患者に適用可能な治療法は依然として確立されていません。ベージュ脂肪細胞の数を増やすことが有望な戦略と考えられていますが、治療法としては未確立の状況です。その大きな課題のひとつは、脂肪組織内の多様な前駆細胞集団から、ベージュ脂肪細胞への分化指向性の高い細胞を同定・単離することにあります。脂肪組織由来の前駆細胞集団を用いた解析では、エネルギー消費能が低い白色脂肪細胞への指向性が高い前駆細胞も含まれるため、ノイズの多いものとなってしまいます。そこで本研究では、ベージュ脂肪細胞の前駆細胞を形態学的に同定し、選別可能にすることで、新たな抗肥満戦略構築のための技術基盤を確立することを目指しております。
昨年度までに検討を進めていた1細胞分化系から発展させ、今年度は、スフェロイド分化系の開発に注力しました。具体的には、マイクロ流体技術を活用することで、直径100μm程度の区画化したハイドロゲルの微小培養系を大量に作製し、その中で脂肪前駆細胞スフェロイドを作製することに成功しました。作製した大量のスフェロイドの大きさが均一であることは、Pythonベースの画像解析パイプラインを用いて確認しています。加えて、作製したスフェロイドに対して分化誘導刺激を加えることで、脂肪滴を蓄積した脂肪細胞スフェロイドへと変化することを確認できました。すなわち、大量の脂肪前駆細胞スフェロイドを脂肪スフェロイドへと分化させるプラットフォームの構築に成功したと言えます。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初予定していた1細胞分化誘導系の開発に遅れが生じていたものの、新たにスフェロイド系の構築に成功し、本研究の目的の達成に順調に近づいている。

今後の研究の推進方策

開発に成功した大量スフェロイド培養系を用いて、1スフェロイド経時計測系の開発を進め、脂肪分化系列イメージングを達成する。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Droplet Array-Based Platform for Parallel Optical Analysis of Dynamic Extracellular Vesicle Secretion from Single Cells2022

    • 著者名/発表者名
      Hattori Kazuki、Goda Yuki、Yamashita Minato、Yoshioka Yusuke、Kojima Ryosuke、Ota Sadao
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 94 号: 32 ページ: 11209-11215

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.2c01609

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] マイクロ液滴を用いた、1細胞分泌ダイナミクスの計測2024

    • 著者名/発表者名
      服部一輝
    • 学会等名
      第15回「光塾」
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 摂動から細胞応答を1細胞・多細胞・個体モデルで繋ぐ2023

    • 著者名/発表者名
      服部一輝
    • 学会等名
      第96回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Pooled screening platform for adipocyte spheroid differentiation2023

    • 著者名/発表者名
      Ruri, M., Hattori, K., Ota, S.
    • 学会等名
      Till & McCulloch Meetings
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 三次元培養モデルの大量・並列解析による、in vivoの再現2023

    • 著者名/発表者名
      服部一輝、前川瑠里、山下港、桐浴裕巳、Benjamin Mead、Alex Shalek、Jeffrey Karp、太田禎生
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Droplet Array-Based Platform for Time-Lapse Quantification of Extracellular Vesicle Release from Single Cells2022

    • 著者名/発表者名
      Hattori, K., Goda, Y., Yamashita, M., Yoshioka, Y., Kojima, R., and Ota, S.
    • 学会等名
      Micro Total Analysis Systems 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-Throughput Parallel Optofluidic 3d-Imaging of Adherent Cells in Adherent State2022

    • 著者名/発表者名
      Yamashita, M., Hattori, K., Kirisako, H., Chen, X., Ugawa, M., and Ota, S.
    • 学会等名
      Micro Total Analysis Systems 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロ流体デバイスを活用した、1細胞からの細胞外小胞放出ダイナミクスの光学計測2022

    • 著者名/発表者名
      服部一輝, 合田有希, 山下港, 吉岡祐亮, 小嶋良輔, 太田禎生
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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