遺伝子破壊細胞を使った、化学物質の生物効果をハイスループットに解析するシステム

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23221005
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 武田 俊一 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (60188191)
• 研究分担者: 廣田 耕志 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (00342840) ; 山田 亮 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (50301106) ; 岡田 徹也 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (70378529) ; 笹沼 博之 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (00531691)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 有害化学物質 / 化審法 / 遺伝毒物学 / 発がん物質 / 変異原 / 小核試験 / はいスループットスクリーニング / レギュラトリーサイエンス

研究実績の概要

（１）我々が開発した変異原性試験の妥当性を検定
変異原性化学物質をハイスループットに検出するバイオアッセイを、ニワトリDT40細胞を使って創った。開発した試験の妥当性を以下のように検証した。大学院生を2014年度から1.5年間米国NIHに派遣し、本バイオアッセイを使い米国National Toxicology Program (NTP) の化学物質ライブラリー（約10,000種類、10Kライブラリー）を解析した。感度および特異性ともに高いことが示された。10Kライブラリーのなかで、これまで変異原性が知られていなかった化学物質の変異原性を新たに検出できた。
（２）変異原性化学物質の作用機序を包括的に解明するシステムの開発
社会のニーズは、化学構造からin silicoに変異原性を予測することにある。in silicoの予測には、質の高い学習データが要る。学習データを構築するには、変異原性化学物質を、その変異誘導の作用機序（＝化学物質が作るDNA損傷）毎に分類する必要がある。我々の研究目的は、変異原性化学物質がどんなDNA損傷を作るかを正確に調べるバイオアッセイを開発することである。細胞はDNA損傷の種類毎に別々の修復酵素を持つ。ゆえに、各修復酵素の欠損細胞をゲノム編集で作れば、それらの欠損細胞群の、化学物質への応答性を調べることにより、変異原性化学物質がどんなDNA損傷を作るかを正確に解明できる。我々は、OECD諸国政府が変異原性化学物質検出に使う標準ヒト細胞株（TK6）から約20種類のDNA修復酵素の各ミュータントを既に創った。
（３）小胞体ストレス誘導化学物質を検出するバイオアッセイの開発
小胞体ストレスをおこす薬剤を高感度に解析するバイオアッセイを創った。米国NIHで解析したところ、このバイオアッセイは、高感度であり、かつ米国企業が創ったバイオアッセイの感度と遜色ないことが解った。

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。

研究成果

• [国際共同研究] National Institutes of Health(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: National Institutes of Health
• [国際共同研究] MRC分子生物学研究所(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: MRC分子生物学研究所
• [雑誌論文] The role of HERC2 and RNF8 ubiquitin E3 ligases in the promotion of translesion DNA synthesis in the chicken DT40 cell line. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mohiuddin, Kobayashi S, Keka IS, Guilbaud G, Sale J, Narita T, Abdel-Aziz HI, Wang X, Ogawa S, Sasanuma H, Chiu R, Oestergaard VH, Lisby M, Takeda S.
  • 雑誌名: DNA Repair (Amst) 巻: 40 ページ: 64-76
  • DOI: 10.1016/j.dnarep.2016.02.002.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification of genotoxic compounds using isogenic DNA repair deficient DT40 cell lines on a quantitative high throughput screening platform. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishihara K, Huang R, Zhao J, Shahane SA, Witt SK, Smith-Roe SL, Tice RR, Takeda S, Xia M.
  • 雑誌名: Mutagenesis 巻: 31 ページ: 69-81
  • DOI: 10.1093/mutage/gev055.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Local potentiation of stress-responsive genes by upstream noncoding transcription. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takemata N, Oda A, Yamada T, Galipon J, Miyoshi T, Suzuki Y, Sugano S, Hoffman CS, Hirota K, Ohta K.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Synergistic association of elevated serum free fatty acid and glucose levels with large arterial stiffness in a general population: The Nagahama Study. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tabara Y, Takahashi Y, Setoh K, Kawaguchi T, Gotoh N, Terao C, Yamada R, Kosugi S, Sekine A, Nakayama T, Matsuda F; Nagahama Study group.
  • 雑誌名: Metabolism 巻: 65 ページ: 66-72
  • DOI: 10.1016/j.metabol.2015.10.011.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Abacavir, an anti-HIV-1 drug, targets TDP1 deficient adult T-cell leukemia. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tada K, Kobayashi M, Takiuchi Y, Iwai F, Sakamoto T, Nagata K, Shinohara M, Io K, Shirakawa K, Hishizawa M, Shindo K, Kadowaki N, Hirota K, Yamamoto J, Iwai S, Sasanuma H, Takeda S, Takaori-Kondo A.
  • 雑誌名: Sci Adv. 巻: 1 ページ: e1400203
  • DOI: 10.1126/sciadv.1400203.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Forcible destruction of severely misfolded mammalian glycoproteins by the non-glycoprotein ERAD pathway. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ninagawa S, Okada T, Sumitomo Y, Horimoto S, Sugimoto T, Ishikawa T, Takeda S, Yamamoto T, Suzuki T, Kamiya Y, Kato K, Mori K.
  • 雑誌名: J Cell Biol. 巻: 211 ページ: 775-784
  • DOI: 10.1083/jcb.201504109.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cytotoxic and genotoxic profiles of benzo[a]pyrene and N-nitrosodimethylamine demonstrated using DNA repair deficient DT40 cells with metabolic activation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ooka M, Takazawa H, Takeda S, Hirota K.
  • 雑誌名: Chemosphere 巻: 144 ページ: 1901-1907
  • DOI: 10.1016/j.chemosphere.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Relative contribution of four nucleases, CtIP, Dna2, Exo1 and Mre11 to the initial step of double-strand break repair by homologous DNA recombination in the chicken DT40 cell line. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hoa NN, Akagawa R, Yamasaki T, Hirota K, Sasa K, Natsume T, Kobayashi J, Sakuma T, Yamamoto T, Komatsu K, Kanemaki MT, Pommier Y, Takeda S, Sasanuma H.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 20 ページ: 1059-1076
  • DOI: 10.1111/gtc.12310.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Distinct DNA damage spectra induced by ionizing radiation in normoxic and hypoxic cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimizu N, Ooka M, Takagi T, Takeda S, Hirota, K.
  • 雑誌名: Radiation Res. 巻: 184 ページ: 442-448
  • DOI: 10.1667/RR14117.1.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Smarcal1 promotes double-strand-break repair by nonhomologous end-joining. (2015)
  • 著者名/発表者名: Keka IS, Mohiuddin, Maede Y, Rahman MM, Sakuma T, Honma M, Yamamoto T, Takeda S, Sasanuma H.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 43 ページ: 6359-6372
  • DOI: 10.1093/nar/gkv621.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Production of Extrachromosomal MicroDNAs Is Linked to Mismatch Repair Pathways and Transcriptional Activity. (2015)
  • 著者名/発表者名: Dillon LW, Kumar P, Shibata Y, Wang YH, Willcox S, Griffith JD, Pommier Y, Takeda S, Dutta A.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 11 ページ: 1749-1759
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.05.020.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] BRCA1 and CtIP are both required to recruit dna2 at double-strand breaks in homologous recombination. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hoa NN, Kobayashi J, Omura M, Hirakawa M, Yang SH, Komatsu K, Paull TT, Takeda S, Sasanuma H.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 ページ: e0124495
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0124495.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of a targeted flip-in system in avian DT40 cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi K, Fujii T, Asada R, Ooka M, Hirota K.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 ページ: e0122006
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0122006.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Antagonistic controls of chromatin and mRNA start site selection by Tup family corepressors and the CCAAT-binding factor. (2015)
  • 著者名/発表者名: Asada R, Takemata N, Hoffman CS, Ohta K, Hirota K.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol. 巻: 10 ページ: 847-855
  • DOI: 10.1128/MCB.00924-14.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Evidence for translesion synthesis by DNA polymerase in vivo (2016)
  • 著者名/発表者名: Takeda S, Tsuda M, Hirota K, Sale J
  • 学会等名: abcam, Maintenance of Genome Stability 2016
  • 発表場所: Panama City, Panama
  • 年月日: 2016-03-07 – 2016-03-10
  • 国際学会
• [学会発表] SUMO化蛋白質を認識するRING型ユビキチンリガーゼRNF4による、スピンドルアセンブリチェックポイント(SAC)活性維持と染色体ロスの防止 (2016)
  • 著者名/発表者名: 廣田 耕志、高木 季代、津田 雅貴、村井 純子、Keka Islam、 成田 岳雄、藤田 真梨、笹沼 博之、小林 純也、武田 俊一
  • 学会等名: SUMO研究会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2016-01-22 – 2016-01-22
• [学会発表] PAR結合蛋白質ALC1/CHDL1とXRCC1による単鎖切断修復 (2016)
  • 著者名/発表者名: 廣田 耕志、安井 明、荻 朋男、原田 浩、中村 純、Yves Pommier、 武田 俊一
  • 学会等名: 染色体ワークショップ
  • 発表場所: 宮城
  • 年月日: 2016-01-12 – 2016-01-12
• [学会発表] RNF4によるH2A.Zを介した染色体制御機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 髙木 季代、廣田 耕志
  • 学会等名: 染色体ワークショップ
  • 発表場所: 宮城
  • 年月日: 2016-01-12 – 2016-01-12
• [学会発表] 分裂酵母fbp1におけるゲノム高次構造変化による遺伝子発現精密制御機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 浅田 隆大、廣田 耕志
  • 学会等名: 染色体ワークショップ
  • 発表場所: 宮城
  • 年月日: 2016-01-12 – 2016-01-12
• [学会発表] 分裂酵母fbp1の転写抑制時のクロマチン再構築機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 梅田 未来、廣田 耕志
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] 酸素の有無による電離放射線照射時のDNA損傷の種類の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大岡 正人、清水 直登、高木 季代、武田 俊一、廣田 耕志
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] 分裂酵母fbp１遺伝子の転写活性化におけるGcn5HATとクロマチンリモデリング因子Snf21およびSnf22の機能の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 足立 朗、廣田 耕志
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] 分裂酵母fbp1におけるゲノム高次構造変化による遺伝子発現精密制御機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浅田 隆大、廣田 耕志
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] Capability of proofreading-exonucreas-deficient replicative DNA polymerase d to perform translesion DNA synthesis (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirota K, Tsuda M, Mohiudin, Tsurimoto T, Livneh Z, Iwai S, Sale J, Takeda S
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] 分裂酵母fbp1の転写抑制時のクロマチン再構築機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 梅田 未来、廣田 耕志
  • 学会等名: バイオコンファレンス2015
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-11-06 – 2015-11-06
• [学会発表] DNA修復経路欠損細胞を用いたタバコに含まれる化学物質の遺伝毒性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大岡 正人、高沢 浩則、武田 俊一、廣田 耕志
  • 学会等名: バイオコンファレンス2015
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-11-06 – 2015-11-06
• [学会発表] Differential roles of Mre11 nuclease in DNA damage responses in the budding yeast and mammalian cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Hoa NN, Kobayashi J, Omura M, Hirakawa M, Yang SH, Paull TT, Komatsu K, Takeda S, Sasanuma H
  • 学会等名: 16th Ataxia-Telangiectasia Workshop (ATW2015)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2015-10-11 – 2015-10-14
  • 国際学会
• [学会発表] The Role of Mre11 Nuclease Myth and Facts (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeda S
  • 学会等名: 16th Ataxia-Telangiectasia Workshop (ATW2015)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2015-10-11 – 2015-10-14
  • 国際学会
• [学会発表] The Role of Mre11 in double-strand break repair Myth and Facts (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeda S
  • 学会等名: The 2nd IFOM - KU Joint SymposiumPerspectives in cancer biology: Genomic variations and host-tumor interactions
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-10-06 – 2015-10-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] SUMO-Targeted Ubiquitin Ligase RNF4 required for genome maintenance regulates stability of the histone variant H2A.Z (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirota K
  • 学会等名: International symposium on chromatin structure, dynamics and function
  • 発表場所: 兵庫
  • 年月日: 2015-08-23 – 2015-08-26
  • 国際学会
• [学会発表] The regulation of Schizosaccharomyces Pombe fbp1 gene transcription through local higher order genome structure by transcription regulators (2015)
  • 著者名/発表者名: Asada R, Hirota K
  • 学会等名: International Symposium Chromatin Structure, Dynamics and Function
  • 発表場所: 兵庫
  • 年月日: 2015-08-23 – 2015-08-26
  • 国際学会
• [学会発表] Collaboration of BRCA1, CtIP, and Dna2 is required to initiate double-strand break repair by homologous recombination (2015)
  • 著者名/発表者名: Hoa NN, Kobayashi J, Omura M, Tsuda M, Hirota K, Hirakawa M, Yang SH, Paull TT, Komatsu K, Takeda S, Sasanuma H
  • 学会等名: FASEB Science Research Conferences, Genetic Recombination and Genome Rearrangements
  • 発表場所: Steamboat Springs, Colorado, USA
  • 年月日: 2015-07-19 – 2015-07-24
  • 国際学会
• [学会発表] The regulation of Schizosaccharomyces pombe fbp1 gene transcription through local DNA looping structure by transcription regulators (2015)
  • 著者名/発表者名: Asada R, Hirota K
  • 学会等名: Pombe 2015
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-06-21 – 2015-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] 抗がん剤の作用機序を遺伝学的手法を使って調べる (2015)
  • 著者名/発表者名: 武田 俊一
  • 学会等名: 天理よろづ相談所学術講演会
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2015-06-19 – 2015-06-19
  • 招待講演
• [学会発表] Differential roles of Mre11 nuclease in DNA damage responses in the budding yeast and mammalian cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeda S
  • 学会等名: CGI International Symposium
  • 発表場所: Ulsan, Korea
  • 年月日: 2015-05-27 – 2015-05-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Genetic Analysis of Proteins Involved in The Initial Step of Double-strand Break Repair (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeda S
  • 学会等名: 15th International Congress of Radiation Research
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-05-25 – 2015-05-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 医学のあゆみ、DNA損傷修復の概念提起からメカニズム解明へ (2015)
  • 著者名/発表者名: 廣田 耕志、武田 俊一
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 医歯薬出版
• [図書] 実験医学増刊、酵母SRG1, mlonRNAによる遺伝子発現制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浅田 隆大、廣田 耕志
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 羊土社