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2020 年度 実施状況報告書

培養細胞上の糖鎖抗原変化と自家細胞移植における免疫応答発生機序の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K22672
研究機関北海道大学

研究代表者

岩崎 倫政  北海道大学, 医学研究院, 教授 (30322803)

研究分担者 テルカウィ アラー  北海道大学, 医学研究院, 助教 (00723074)
古川 潤一  北海道大学, 医学研究院, 特任准教授 (30374193)
宝満 健太郎  北海道大学, 医学研究院, 博士研究員 (40823331)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2022-03-31
キーワードマウス軟骨細胞 / 免疫応答 / 統合グライコーム
研究実績の概要

2020年度は、1、継代培養によって放出される前炎症性メディエータの責任細胞を明らかにすること、2、継代培養に伴う糖鎖構造変化が生じる糖鎖クラスを同定することの2点を研究目標とし、研究を実施した。1、各継代の軟骨細胞に対し、同種免疫細胞(マクロファージ)と共培養することにより軟骨細胞の賦活化を確認した。直接共培養では、マウス8週齢から腹腔内マクロファージを採取し、24-wellおよび48-well plateに播種した (どちらも 2.0 × 10^5 cells)。播種3時間後に、標的細胞を同数入れた培地に変更し、48時間共培養後の上清を解析した。間接共培養では、播種3時間後の培地交換のタイミングで、標的細胞を同数播種したTranswell (Φ1.0 mm) をplate上におき、細胞間の直接的接触を回避して賦活化を確認した。賦活化について、qRT-PCR、ELISAの測定で定量評価を行った。さらに、免疫組織学的にIL-6など前炎症性メディエータの染色陽性細胞によって責任細胞を絞り込んだ。2、一般に複合糖質は、異なる生合成経路によってN結合型糖鎖、O結合型糖鎖、グリコサミノグリカン、スフィンゴ糖脂質、遊離オリゴ糖鎖などのサブグライコームに分類されており、一つのサブグライコーム解析で終わることが多い。われわれは、独自の手法によりサブグライコームを統合した糖鎖全体のライブラリーを用いた糖鎖工学的スクリーニングを行い、継代培養に伴う糖鎖構造変化が生じる糖鎖クラスを網羅的に探索した。

現在までの達成度 (区分)
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

包括的糖鎖スクリーニングの結果、継代培養に伴って有意な変化をしているサブグライコームの特定に至った。これら糖鎖マップの全貌は現在も解析中である。免疫生物学的な解析により、継代培養に伴い前炎症性メディエータの経時的増加を認めた。この現象は間接共培養の系では発生せず、免疫細胞との接触が必要であると考えられた。IL-6染色細胞は主にF4/80染色細胞と共染色し、マクロファージに対する免疫応答が増強される可能性が示された。

今後の研究の推進方策

2021年度は、特定したサブグライコームに関する糖転移酵素遺伝子のsiRNAを使用してknock-downし、免疫細胞との共培養系で培養細胞の活性化が抑制されるか否かを明らかにすることとする。上記で期待される成果が得られた場合は特許申請を行う予定である。

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍における研究活動の制限、必要試薬の輸送遅滞により次年度へ持ち越される実験が発生した。次年度には、ターゲット糖鎖の生合成関連酵素を欠損させる実験を遂行する計画である。

備考

今後期待される成果が得られた場合は特許出願予定。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Transcriptional profiling of murine macrophages stimulated with cartilage fragments revealed a strategy for treatment of progressive osteoarthritis2020

    • 著者名/発表者名
      Hamasaki Masanari、Terkawi Mohamad Alaa、Onodera Tomohiro、Tian Yuan、Ebata Taku、Matsumae Gen、Alhasan Hend、Takahashi Daisuke、Iwasaki Norimasa
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 1~9

    • DOI

      10.1038/s41598-020-64515-1

  • [雑誌論文] Alterations of Glycosphingolipid Glycans and Chondrogenic Markers during Differentiation of Human Induced Pluripotent Stem Cells into Chondrocytes2020

    • 著者名/発表者名
      Xu Liang、Hanamatsu Hisatoshi、Homan Kentaro、Onodera Tomohiro、Miyazaki Takuji、Furukawa Jun-ichi、Hontani Kazutoshi、Tian Yuan、Baba Rikiya、Iwasaki Norimasa
    • 雑誌名

      Biomolecules

      巻: 10 ページ: 1622~1622

    • DOI

      10.3390/biom10121622

  • [学会発表] 細胞特異的糖鎖解析による残存未分化iPS細胞の定量的評価法の確立2020

    • 著者名/発表者名
      宮崎 拓自, 花松 久寿, 小野寺 智洋, 徐 亮, 古川 潤一, 宝満 健太郎, 川嵜 敏祐, 岩崎 倫政
    • 学会等名
      第 35 回 日本整形外科学会基礎学術集会
  • [学会発表] ヒトiPS細胞の軟骨分化誘導過程におけるスフィンゴ糖脂質糖鎖の網羅的発現解析2020

    • 著者名/発表者名
      徐 亮, 花松 久寿, 宝満 健太郎, 小野寺 智洋, 古川 潤一, 本谷 和俊, 宮崎 拓自, 田 園, 岩崎 倫政
    • 学会等名
      第 35 回 日本整形外科学会基礎学術集会
  • [学会発表] Identification of M9 high-mannose glycan regulating hypertrophy in articular cartilage.2020

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Homan, Tomohiro Onodera, Jun-ichi Furukawa, Masanari Hamasaki, Liang Xu, Takuji Miyazaki, Norimasa Iwasaki.
    • 学会等名
      The 66th Annual Meeting of Orthopaedic Research Society (ORS)
    • 国際学会
  • [学会発表] Elimination of residual iPSCs from derived chondrocytes by using a cytotoxic antibody specifically bound to iPS may reduce the risk of tumorigenicity.2020

    • 著者名/発表者名
      Takuji Miyazaki, Tomohiro Onodera, Jun-ichi Furukawa, Hisatoshi Hanamatsu, Liang Xu, Kentaro Homan, Toshisuke Kawasaki, Norimasa Iwasaki.
    • 学会等名
      The 66th Annual Meeting of Orthopaedic Research Society (ORS)
    • 国際学会
  • [学会発表] Blockade of macrophage surface receptors suppresses inflammatory response triggered by cartilage fragments in vitro.2020

    • 著者名/発表者名
      Masanari Hamasaki, Mohamed Alaa Terkawi, Tomohiro Onodera, Gen Matsumae, Yuan Tian, Hend Alhasan, Taku Ebata, Norimasa Iwasaki.
    • 学会等名
      The 66th Annual Meeting of Orthopaedic Research Society (ORS)
    • 国際学会
  • [学会発表] Glycolipid expression analysis of chondrocyte-like cells derived from human induced pluripotent stem cells (hipsc).2020

    • 著者名/発表者名
      Liang Xu, Tomohiro Onodera, Jun-ichi Furukawa, Hisatoshi Hanamatsu, Kentaro Homan, Kazutoshi Hontani, Takuji Miyazaki, Yuan Tian, Norimasa Iwasaki.
    • 学会等名
      The 66th Annual Meeting of Orthopaedic Research Society (ORS)
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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