網羅的3次元観察技術による細胞のダイバーシティー検証

2018 年度 実績報告書

• 研究領域: 細胞社会ダイバーシティーの統合的解明と制御
• 研究課題/領域番号: 17H06328
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 洲崎 悦生 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 講師 (10444803)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2022-03-31
• キーワード: 細胞・組織 / イメージング / 組織透明化

研究実績の概要

CUBIC技術における種々のラベリング手法およびイメージング法の検証(前年度よりの継続計画)：透明化した組織から生物学的に意味のある情報を抽出するためには、研究目的に応じた細胞ラベリング法とイメージング法の組み合わせが必須となる。この目的のため、これまでに部分的な検証が進んでいる種々の遺伝学的手法、ウイルスベクター、組織化学的染色等の各種ラベリング手法を本領域内で使用する様々な検体に適用し、CUBIC技術とのコンパチビリティや各ラベル法の最適条件の検証を昨年度に引き続き進めた。ウイルスベクターについては実施場所にて組織中にインジェクションするための設備がすでに導入済みであり、要望や目的に応じてラベリングを施行する体制を整えた。組織学的染色については3次元的に染色する方法をすでにテストしていたため(Susaki et al. Cell 2014; Tainaka et al. Cell 2014)、マウス全腎臓に対して適応し、様々な構造の3次元的可視化に成功した（Hasegawa et al. Kidney int. 2019）。さらに、染色剤や抗体の組織内浸透原理の解明を鋭意進め、プロトコルへの落とし込みを完了させた。また、1600化合物のスクリーニング結果から透明化試薬の大幅なアップデートに成功し、骨組織や成体マーモセット脳など、これまで適用が困難だったサンプルへの拡張を進めた。（Tainaka et al. Cell Rep. 2018)。これらの新しい試薬の適用について、領域内でCUBICの利用を促進するための技術講習やコンサルティング等の支援を実施し、一部のアクティビティに関しては領域内の共同研究体制をとった。

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

大まかに研究計画に沿った形で研究が進行し、共同研究を含めた論文化も進みつつあるため、概ね順調な推移と判断した。

今後の研究の推進方策

CUBIC技術における種々のラベリング手法およびイメージング法の検証(前年度よりの継続計画): 透明化した組織から生物学的に意味のある情報を抽出するための、これまで検証が進んでいる種々の遺伝学的手法、ウイルスベクター、組織化学的染色等の各種ラベリング手法を本領域内で使用するオルガノイド、動物発生胚 、昆虫等の様々な検体に適用し、CUBIC技術とのコンパチビリティや各ラベル法の最適条件の検証を昨年度に引き続き進める。これら多種類のラベリング法を導入することで、各ラベリング法の利点・欠点をうまく相補させるとともに、領域内で対象となる多様な検体に対応できる、安定的な技術基盤の確立を目指す。また、取得した3 次元画像から生物学的情報を抽出する目的のため、ラベルされた細胞や解剖学的構造を抽出(セグメンテーション)し定量解析するのに必要な 種々の画像解析法を適応し検討する。

研究成果

• [国際共同研究] RWTH Aachen University Clinic/RFW University of Bonn/Monash University(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: RWTH Aachen University Clinic/RFW University of Bonn/Monash University
• [雑誌論文] Comprehensive three-dimensional analysis (CUBIC-kidney) visualizes abnormal renal sympathetic nerves after ischemia/reperfusion injury. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa S,Susaki EA,Tanaka T,Komaba H,Wada T,Fukagawa M,Ueda HR,Nangaku M
  • 雑誌名: Kidney international 巻: 96 ページ: 129-138
  • DOI: 10.1016/j.kint.2019.02.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel 3D analysis using optical tissue clearing documents the evolution of murine rapidly progressive glomerulonephritis (2019)
  • 著者名/発表者名: Puelles VG, Fleck D, Ortz L, Papadouri S, Thiago T, Boehner A, van der Wolde JW, Vogt M, Saritas T, Kuppe C, Fuss A, Menzel S, Klinkhammer BM, Mller-Newen G, Heymann F, Decker L, Braun F, Kretz O, Huber TB, Susaki EA, Ueda HR, et al.
  • 雑誌名: Kidney international 巻: AOP ページ: AOP
  • DOI: 10.1016/j.kint.2019.02.034
  • 査読あり / 国際共著
• [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 reports 巻: 24 ページ: 2196-2210
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.07.056
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparison of the 3-D patterns of the parasympathetic nervous system in the lung at late developmental stages between mouse and chicken. (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe T, Nakamura R, Takase Y, Susaki EA, Ueda HR, Tadokoro R, Takahashi Y
  • 雑誌名: Developmental biology 巻: 444 ページ: S325-336
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2018.05.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] 見る脂質のページ〈透明化による全細胞解析〉ヒト組織透明化 ~ヒト病理組織を中心に~ (2018)
  • 著者名/発表者名: 野島聡、森井英一、洲崎悦生、上田泰己
  • 雑誌名: Lipid 巻: 29 ページ: 340-345
  • DOI: 0
• [雑誌論文] 快人快説 最先端の研究テクノロジー紹介?臓器の透明化技術とその臨床応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 野島聡、洲崎悦生、森井英一、上田泰己
  • 雑誌名: LiSA 巻: 25 ページ: 789-797
  • DOI: 0
• [雑誌論文] 見る脂質のページ〈脂質代謝異常〉脱脂による高度な全脳透明化と三次元イメージング (2018)
  • 著者名/発表者名: 洲崎悦生
  • 雑誌名: Lipid 巻: 29 ページ: 128-134
  • DOI: 0
• [学会発表] CUBIC-HistoVIsion: A pipeline for three-dimensional whole-organ staining and imaging with single-cell resolution based on chemical properties of tissue (2019)
  • 著者名/発表者名: 洲崎悦生
  • 学会等名: RIKEN BDR seminar at Kobe (host: Dr. Kazunari Miyamichi)
• [学会発表] CUBIC-HistoVIsion: a pipeline for three-dimensional whole-organ/body staining and imaging with single-cell resolution based on chemical properties of tissue gel (2019)
  • 著者名/発表者名: 洲崎悦生
  • 学会等名: Visiting seminar at Oxford University, UK (host: Host: Dr Ana Domingos)
  • 国際学会
• [学会発表] CUBIC-HistoVIsion: a pipeline for three-dimensional whole-organ/body staining and imaging with single-cell resolution based on chemical properties of tissue gel (2019)
  • 著者名/発表者名: 洲崎悦生
  • 学会等名: Visiting seminar at Science for Life Laboratory (KTH), Sweden (host: Prof. Hans Blom)
  • 国際学会
• [学会発表] Whole-organ/body analysis of multicellular systems by CUBIC platform (2019)
  • 著者名/発表者名: 洲崎悦生
  • 学会等名: Single cell biology meets diagnostics: 12th International workshop on approaches to single cell analysis, Uppsala University, Sweden
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] CUBIC-HistoVIsion: a pipeline for three-dimensional whole-organ/body staining and imaging with single-cell resolution based on chemical properties of tissue gel (2019)
  • 著者名/発表者名: 洲崎悦生
  • 学会等名: Bioscience seminar (visiting seminar), Uppsala University, Sweden (Host: Prof. Ola S?derberg)
  • 国際学会
• [学会発表] 細胞ネットワークの網羅的解析～個体をシステムとして理解するアイデアと方法 (2018)
  • 著者名/発表者名: 洲崎悦生
  • 学会等名: 順天堂大学医学部「医学研究入門II」講義
• [学会発表] 多細胞システムの状態定義・分離を目指す技術開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 洲崎悦生
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] CUBIC-HistoVIsion: a pipeline for three-dimentional whole-brain/organ staining and imaging with single-cell resolution (2018)
  • 著者名/発表者名: 洲崎悦生
  • 学会等名: ECRO 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 多細胞システムの理解に向けた要素技術開発と展望 (2018)
  • 著者名/発表者名: 洲崎悦生
  • 学会等名: 第58回 生命科学夏の学校
  • 招待講演
• [学会発表] 網羅的細胞観察・解析技術による、多細胞システム解明への挑戦 (2018)
  • 著者名/発表者名: 洲崎悦生
  • 学会等名: 第５回包括的緩和医療科学学術研究会/第６回Tokyo疼痛緩和次世代研究会 合同研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Tissue clearing and 3D imaging: basics and applications (2018)
  • 著者名/発表者名: 洲崎悦生
  • 学会等名: EMBO practical course on light sheet microscopy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] CUBIC-HistoVIsion: a pipeline for 3D whole-organ/body staining and imaging with single-cell resolution based on chemical properties of tissue gel (2018)
  • 著者名/発表者名: 洲崎悦生
  • 学会等名: SBIC seminar, A*STAR, Singapore
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 個体レベルのシステム生物学実現を目指す技術開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 洲崎悦生
  • 学会等名: 第91回日本内分泌学会学術総会 中堅・若手の会YEC企画2「生体リズム研究の新展開」
  • 招待講演
• [図書] バイオイノベーションに向けて～バイオテクノロジーの新技術からの新しい視点～ 監修： 植田充美 (2019)
  • 著者名/発表者名: 洲崎悦生 他（分担執筆）
  • 総ページ数: 258
  • 出版者: (株)シーエムシー出版
  • ISBN: 978-4781314112
• [図書] 定量生物学-生命現象を定量的に理解するために 小林徹也／編 (2018)
  • 著者名/発表者名: 洲崎悦生 他（分担執筆）
  • 総ページ数: 290
  • 出版者: 化学同人
  • ISBN: 978-4759817300
• [備考] 臓器透明化（CUBIC）を用いて腎臓全体の交感神経系の3次元構造を可視化し、その機能障害を解析
  • URL: http://www.h.u-tokyo.ac.jp/press/press_archives/20190409.html
• [備考] 水溶性化合物による組織透明化の化学 －包括的ケミカルプロファイリングに基づく化学的原理の体系化－
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2018/20180822_1/