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オプトジェネティクスによる転写環境制御

公募研究

研究領域生命素子による転写環境とエネルギー代謝のクロストーク制御
研究課題/領域番号 26116728
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
研究機関防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究

研究代表者

櫛引 俊宏  防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, 医学教育部医学科専門課程, 准教授 (30403158)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2015年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2014年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
キーワードオプトジェネティクス / 細胞機能制御
研究実績の概要

本研究では"光"と"遺伝子"によって細胞機能を制御する光遺伝学(オプトジェネティクス)が創製する新しい転写環境の構築とその作用解析を行った。特に本研究期間では、再生医療や細胞移植療法による細胞・組織の機能代替だけでは不十分であった領域に対して、オプトジェネティクスによる移植細胞の刺激や再生組織機能の改善をめざした。当初は神経生理学分野での発展が期待されたオプトジェネティクスであるが、その後に細胞内シグナル伝達や転写因子発現の光制御も可能となり、様々な疾患や薬剤作用機序の解明に有用であることが本研究期間中に明らかとなった。特に、膵ベータ細胞からのインスリン分泌制御、iPS細胞の神経細胞への分化制御、癌細胞の走化性制御にオプトジェネティクスが適用できたことは新しい発見である。
本研究期間では、膵ベータ細胞へのチャネルロドプシン2(ChR2)発現と光照射の併用により細胞内のCa2+濃度増加、Ca2+/カルモジュリン依存性キナーゼIIδ活性化とグルコース代謝非依存性インスリン分泌量増加を明らかにした(Gene Therapy, 22, 553-559 (2015))。この研究では転写因子PDX(pancreatic and duodenal homeobox gene)-1などの解析をさらに進行中である。
オプトジェネティクスはミリ秒単位で細胞機能を制御できる技術であるため、転写因子発現量も秒単位で変化するが、個別研究では解析できなかった。しかし、本研究領域内での情報交換により、リアルタイムで転写因子発現量のイメージングを行うことができつつある。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] オプトジェネティクスの医療応用.2016

    • 著者名/発表者名
      櫛引俊宏, 大川晋平, 平沢壮, 石原美弥.
    • 雑誌名

      日本レーザー医学会誌

      巻: 36 ページ: 482-488

    • NAID

      130005966837

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Optogenetic control of insulin secretion by pancreatic beta-cells in vitro and in vivo.2015

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Kushibiki, Shinpei Okawa, Takeshi Hirasawa, Miya Ishihara
    • 雑誌名

      Gene Therapy

      巻: - 号: 7 ページ: 553-559

    • DOI

      10.1038/gt.2015.23

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] オプトジェネティクスを用いた膵ベータ細胞からのインスリン分泌制御.2015

    • 著者名/発表者名
      櫛引俊宏
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 33 ページ: 3079-3083

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] オプトジェネティクスによる疾病治療への展望.2015

    • 著者名/発表者名
      櫛引俊宏, 大川晋平, 平沢壮, 石原美弥.
    • 雑誌名

      光アライアンス

      巻: 26 ページ: 33-37

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] オプトジェネティクスによる膵beta細胞からのインスリン分泌制御2014

    • 著者名/発表者名
      櫛引俊宏、大川晋平、平沢壮、石原美弥
    • 雑誌名

      日本レーザー医学会誌

      巻: 35 ページ: 350-350

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] Controlling cells function by light technology2015

    • 著者名/発表者名
      Kushibiki T.
    • 学会等名
      JSAP-OSA Joint Symposia 2015
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光技術による細胞機能制御2015

    • 著者名/発表者名
      櫛引俊宏、石原美弥
    • 学会等名
      第33回ヒト細胞学会学術集会
    • 発表場所
      宮崎
    • 年月日
      2015-08-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] オプトジェネティクスによる膵beta細胞からのインスリン分泌制御2014

    • 著者名/発表者名
      櫛引俊宏、大川晋平、平沢壮、石原美弥
    • 学会等名
      第35回日本レーザー医学会総会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-11-29 – 2014-11-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] オプトジェネティクスによる細胞制御2014

    • 著者名/発表者名
      櫛引俊宏
    • 学会等名
      「新しい光科学の創成とナノ情報デバイスへの展開Ⅱ」研究会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2014-10-30 – 2014-10-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] オプトジェネティクスによる細胞機能制御2014

    • 著者名/発表者名
      櫛引俊宏、大川晋平、平沢壮、石原美弥
    • 学会等名
      レーザー学会第463回研究会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2014-07-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] オプトジェネティクスを用いた膵beta細胞からのインスリン分泌制御2014

    • 著者名/発表者名
      櫛引俊宏、大川晋平、平沢壮、石原美弥
    • 学会等名
      第36回日本光医学・光生物学会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2014-07-25 – 2014-07-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Necessity of two photon technology in optogenetics2014

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Kushibiki, Shinpei Okawa, Takeshi Hirasawa, Miya Ishihara
    • 学会等名
      The 3rd Advanced Lasers and Photon Sources (ALPS’14)
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-04-22 – 2014-04-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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