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2017 年度 実績報告書

細胞内酸素濃度のダイナミックイメージング

研究課題

研究課題/領域番号 15H03003
研究機関東京工業大学

研究代表者

蒲池 利章  東京工業大学, 生命理工学研究科, 准教授 (30272694)

研究分担者 伊藤 栄紘  東京工業大学, 生命理工学院, 特任助教 (70707918)
田畠 健治  第一薬科大学, 薬学部, 准教授 (80312263)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード酸素イメージング / 脂肪細胞
研究実績の概要

本申請研究では、既設の酸素濃度イメージング共焦点光学顕微鏡を用いて、細胞内酸素濃度のダイナミクスを明らかにすることを目的とする。本装置を用いることで、一細胞内の酸素濃度のダイナミックスを測定することが可能であり、これまでに、未開拓であった細胞内酸素濃度イメージングによる様々な細胞機能・生命現象の追跡が可能となる。本申請研究で、細胞内の酸素濃度のダイナミクスの解明を目指す。
低酸素環境下の癌細胞は抗がん剤あるいは放射線治療に対して難治療性を示すと言われている。癌組織あるいはMulticellular spheroidなどは内部に低酸素領域(Hypoxia)が存在する。既存のHypoxia markerでは、経時的な酸素濃度変化は測定できない。申請者らの開発した酸素イメージング顕微鏡は、外部刺激に応答した酸素濃度の動的測定が可能である。さらに、酸素濃度の0-20%の間で、酸素濃度が定量化できるため、酸素正常状態(Normoxia)からHypoxia、さらにはAnoxiaの領域を連続的に可視化可能である。このようなイメージングと、抗がん剤に対する難治療性の相関が得られれば、低酸素環境下の難治療性に関する研究が飛躍的に進むといえる。H29年度は細胞内の低酸素応答に関して、生化学的な反応と、細胞内酸素濃度の応答に関して検討を行った。具体的には環境中の酸素濃度を変化させ、細胞内のタンパク質の発現解析をWestern Blottingを用いて行い、同時に、酸素消費を顕微鏡下でイメージングにより解析した。その結果、タンパク質の発現応答と、酸素消費に関する知見が得られた。H30年度はさらに、詳細な解析を実施予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

Western Blottingの解析から、タンパク質の発現解析をおこない、同時に酸素濃度イメージングを行うことにより、これまでに報告されてきた低酸素応答タンパク質の発現が必ずしも、細胞全体の低酸素応答に直結しているわけではないという、本研究でのみ得られる情報が明らかになった。

今後の研究の推進方策

本年度も、Western Blottingの解析によるタンパク質の発現解析と、同時に酸素濃度イメージングを行うことにより、低酸素応答タンパク質の発現と細胞全体の低酸素応答に関する研究を進めることにより、細胞の低酸素応答の分子メカニズムの解析を行う。これにより、低酸素領域でのがん細胞の 難治療性の研究に関して、新たな知見を解明する予定である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Specific Interaction between Redox Phospholipid Polymers and Plastoquinone in Photosynthetic Electron Transport Chain.2017

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, K.; Kaneko, M.; Ishikawa, M.; Kato, S.; Ito, H.; Kamachi, T.; Kamiya, K.; Nakanishi
    • 雑誌名

      ChemPhysChem

      巻: 18 ページ: 878-881

    • DOI

      10.1002/cphc.201700065

    • 査読あり
  • [学会発表] T3-L1細胞における脂肪滴と細胞内酸素濃度の同時イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      前田 和真・尾台 俊亮・伊藤栄紘・蒲池 利章
    • 学会等名
      日本化学会第98春期年会
  • [学会発表] 白金ポルフィリン修飾メソポーラスシリカナノ粒子の調製と 細胞内酸素濃度イメージングへの利用2018

    • 著者名/発表者名
      尾台俊亮・伊藤栄紘・岡本昌樹・蒲池利章
    • 学会等名
      日本化学会第98春期年会
  • [学会発表] 細胞内小器官における酸素消費の低酸素応答2017

    • 著者名/発表者名
      松崎真衣、小林友輝斗、伊藤栄紘、蒲池利章
    • 学会等名
      日本化学会第97春期年会
  • [学会発表] 細胞周期に依存した細胞内酸素濃度変化2017

    • 著者名/発表者名
      小林友輝斗、黒川宏美、伊藤栄紘、井上正宏、蒲池利章
    • 学会等名
      日本化学会第97春期年会
  • [学会発表] Thermosynechococcus elongatus BP-1由来PSIIを利用したメタンモノオキシゲナーゼによる光駆動プロピレン酸化2017

    • 著者名/発表者名
      近藤龍一、森史也、伊藤栄紘、蒲池利章
    • 学会等名
      第16回 微生物研究会
  • [学会発表] Measurement of Oxygen Concentration Dynamics Inside a Single Cell by PLIM2017

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Kamachi and Hidehiro Ito
    • 学会等名
      14th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] PHOSPHORESCENCE LIFETIME MEASUREMENT FOR O2 CONCENTRATION IMAGING INSIDE A SINGLE CELL2017

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Kamachi、 Mai Matsuzaki、Hidehiro Ito
    • 学会等名
      The Ninth JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference (TFEC9)
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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