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3D免疫染色によるタンパク質の老化基盤の解析

公募研究

研究領域脳タンパク質老化と認知症制御
研究課題/領域番号 17H05688
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
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) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード組織透明化 / 3Dイメージング / 免疫染色 / 神経病理 / ヒト脳組織透明化 / 3D免疫染色
研究実績の概要

本研究では、ヒト脳部検サンプルの透明化プロトコールを開発すると共に、哺乳類脳組織を均一に染色可能な3D免疫染色プロトコールを確立することを目的としている。今年度は、水溶性化合物を用いた組織透明化の化学的原理の体系化に向けて、求められる透明化パラメータ(脱脂・脱色・屈折率調整・脱灰)の包括的なプロファイリングに基づいた合理的手法を開発した。それぞれのパラメータに対して約1,600種類の水溶性化合物の「包括的なケミカルプロファイリング」を実施した結果、①脱脂には塩を含まないオクタノール/水分配係数の高いアミン(脂溶性アミンおよびアミノアルコールなど)が効果的であること、②脱色にはN-アルキルイミダゾールが効果的であること、③屈折率調整には芳香族アミドが効果的であること、④脱灰にはリン酸カルシウムのリン酸イオンのプロトン化(水素付加)が重要であることを見いだした。さらに、各パラメータにおいて最適化されたケミカルカクテルを統合した一連の新しい透明化プロトコールを開発することで、マウスの各種臓器および骨を含むマウス全身、ヒト組織を含む大きな霊長類サンプルの高度な透明化に成功した(Tainaka et al., Cell Rep., 2018, 24, 2196-2210.e9)。これらの透明化試薬の改良の結果、ヒト脳剖検サンプルの光学的課題である1)透明化後の褐色状の呈色、2)リポフスチンに代表される強度な自家蛍光、を効率よく抑制する透明化プロトコールが得られた。このプロトコールは、グリア細胞や髄鞘、血管、軸索に加えて、老人班やリン酸化タウといった病変マーカーのホールマウント免疫染色・ケミカルプローブ染色に適用可能である。以上の結果から、目的とするヒト脳組織3D免疫染色技術の開発に成功した。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件)

  • [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
  • [雑誌論文] A three-dimensional single-cell-resolution whole-brain atlas using CUBIC-X expansion microscopy and tissue clearing2018

    • 著者名/発表者名
      Murakami Tatsuya C.、Mano Tomoyuki、Saikawa Shu、Horiguchi Shuhei A.、Shigeta Daichi、Baba Kousuke、Sekiya Hiroshi、Shimizu Yoshihiro、Tanaka Kenji F.、Kiyonari Hiroshi、Iino Masamitsu、Mochizuki Hideki、Tainaka Kazuki、Ueda Hiroki R.
    • 雑誌名

      Nat Neurosci

      巻: 21 号: 4 ページ: 627-637

    • DOI

      10.1038/s41593-018-0109-1

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature-Sensitive Substrate and Product Binding Underlie Temperature-Compensated Phosphorylation in the Clock2017

    • 著者名/発表者名
      Shinohara Yuta、Koyama Yohei M.、Ukai-Tadenuma Maki、Hirokawa Takatsugu、Kikuchi Masaki、Yamada Rikuhiro G.、Ukai Hideki、Fujishima Hiroshi、Umehara Takashi、Tainaka Kazuki、Ueda Hiroki R.
    • 雑誌名

      Molecular Cell

      巻: 67 号: 5 ページ: 783-798

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2017.08.009

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Whole-Body Profiling of Cancer Metastasis with Single-Cell Resolution2017

    • 著者名/発表者名
      Kubota Shimpei I.、Takahashi Kei、Nishida Jun、Morishita Yasuyuki、Ehata Shogo、Tainaka Kazuki、Miyazono Kohei、Ueda Hiroki R.
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 20 号: 1 ページ: 236-250

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2017.06.010

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [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
      第107回日本病理学会総会
    • 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
      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] 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
  • [学会発表] 組織透明化技術と包括的3Dイメージング2018

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      イメージング技術の融合による医学・生命科学の新たな地平の開拓
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] タンパク質の老化基盤解析に向けたヒト脳組織透明化技術の確立2018

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      新学術領域第7回班会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 生体組織透明化技術CUBICによる3次元神経病理学の開発2018

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      第7回 新潟脳研-霊長研-生理研合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 透明化技術を用いた包括的3Dイメージング技術2018

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      第一回リエゾンラボユニット間シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 生体組織透明化技術CUBICによる3D神経病理学の開発2017

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      第58回日本神経病理学会総会学術研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] CUBIC: Whole-organ, whole-body imaging at single-cell resolution using aminoalcohol-based chemical cocktails2017

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      第58回日本神経病理学会総会学術研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 3D免疫染色によるタンパク質の老化基盤の解析2017

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      新学術領域第6回班会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 生体組織透明化による包括的3次元イメージング技術CUBIC2017

    • 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12回年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [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2017

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      北海道大学遺伝子病制御研究所セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 組織透明化技術と脳コネクトーム2017

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      第47回新潟神経学夏期セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体組織透明化技術CUBIC2017

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      第15回 新潟内耳疾患研究会
    • 関連する報告書
      2017 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 cocktails2017

    • 著者名/発表者名
      田井中一貴
    • 学会等名
      Brain Protein Aging and Dementia Control 2nd International Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

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