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組織夾雑系の理解を目的としたケミカルプローブの設計戦略

公募研究

研究領域分子夾雑の生命化学
研究課題/領域番号 18H04543
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
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 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードケミカルプローブ / 組織夾雑 / 3Dイメージング / 組織透明化
研究実績の概要

ヒトの脳組織は、神経細胞やグリア細胞、血管や軸索など、多様な構成因子が複雑に絡み合い、共同的に機能を発揮していることから、生命科学において最も夾雑性の高い標本と言えよう。本研究では、かように夾雑なヒト脳のシステムを、従来の2次元平面画像ではなく、立体のまま全てを観察する3次元イメージングにより紐解くケミカルプローブの開発を目的とする。
ヒト脳を高度に透明化するための透明化プロトコールの開発に取り組んだ。その結果、1.組織の内在的因子を保存したままの高度な脱脂手法、2.透明化時に生じる組織の褐変およびリポフスチンなどの強度な自家蛍光の効率的な抑制手法を開発することに成功した。脂質除去のための界面活性剤の網羅的スクリーニングを実施した結果、アルキル鎖の最も短い1,2-Hexanediolが既存の界面活性剤の中で、組織の損傷を伴わない最も高効率な脱脂剤であることを明らかにした。広く透明化で使用される界面活性剤SDSに比べて100-1000倍以上高速に脱脂可能な透明化プロトコールを確立した(Inoue et al., Bioorg Med Chem Lett, 2019)。また、種々の酸化・還元反応を探索した結果、過酸化水素や種々の還元剤が高効率に組織の漂白および自家蛍光の消光を伴うことを明らかにした。更に、これらの酸化・還元反応は組織内の化学組成に変化をもたらし、ケミカルプローブの染色性の多様性をもたらすことが分かった。脳研究所の潤沢な剖検サンプルを活用し、ヒト脳透明化標本に適用可能なケミカルプローブの網羅的探索を行った結果、3.30種以上の特徴的な染色性を示すケミカルプローブを発見した。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 4件、 招待講演 8件) 図書 (2件)

  • [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] 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: 2021-01-27  

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