研究課題
挑戦的研究(萌芽)
本研究では造血幹細胞の単一細胞リアルタイムATP濃度リアルタイム解析技術を確立することを目的として、安定して体外で血液細胞のATP濃度を測定する条件を確立し、蛍光輝度の変化から単一細胞のATP濃度を定量する方法論を用意する。さらに、細胞の体積を同時測定する手法を準備して、そのうえでATP量の測定も実施する。これらを通じて造血幹細胞のATP濃度・量と細胞動態・運命との関連を解き明かすための基盤となる技術を創出する。
本研究は、ATPバイオセンサーを用いて、造血幹細胞の単一細胞レベルでのATP濃度をリアルタイムに測定する技術を確立した。引き続き、これらの技術を活用して、ATP濃度の変動が幹細胞の運命決定や細胞動態にどのように影響するかを詳細に解析した。その結果、造血幹細胞が急性ストレスに直面すると、ATPの産生源として嫌気的解糖を迅速に活性化することを発見した。具体的には、増殖ストレス下ではアルギニンメチル基転移酵素PRMT1がPFKFB3をメチル化し、ミトコンドリアストレス下ではAMPKがPFKFB3をリン酸化することにより解糖系を活性化することが明らかになった。
本研究の学術的意義は、造血幹細胞のATP濃度をリアルタイムで測定する新たな技術を確立し、代謝と幹細胞性の関係を明らかにした点にある。特に、急性ストレスがATP産生経路に与える影響を分子レベルで解明することで、代謝の可塑性が幹細胞の運命決定に果たす役割を示した。社会的意義としては、血液疾患や再生医療の分野において、造血幹細胞の代謝制御が新たな治療法の開発につながる可能性を示唆している。また、本研究で確立された技術は、他の細胞種の代謝研究にも応用可能であり、広範な生物医学研究の基盤技術として社会に貢献することが見込まれる。
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すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 4件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 1件、 招待講演 6件) 備考 (1件)
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