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2011 年度 実績報告書

ES細胞における未分化状態の動的制御機構の解析

研究課題

研究課題/領域番号 23246142
研究種目

基盤研究(A)

研究機関東京農工大学

研究代表者

松岡 英明  東京農工大学, 大学院・工学研究院, 教授 (10143653)

研究分担者 斉藤 美佳子  東京農工大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (20291346)
舟橋 久景  東京農工大学, 大学院・工学研究院, 助教 (60552429)
キーワード生体材料 / 生物・生体工学 / 再生医学 / 生体生命情報学 / 単一細胞解析
研究概要

ES細胞を利用した技術に対する期待が高まるなか、ES細胞の性質の一層深い理解が求められている。本研究は、未分化性関連遺伝子群は、個々の遺伝子の発現レベルは絶えず変動しつつも、全体では準安定状態にある、という仮説を提唱し、それを検証するために、フェムトインジェクションを利用した単一ES細胞の動的解析プラットフォームを確立することを目的としている。
初年度は、蛍光シグナルを指標とする単一ES細胞実験において、各遺伝子発現の動的解析のためのプラットフォームを確立するために、以下の課題を実施した。
(1)EGFPとDsRedのES細胞内における蛍光レポータータンパクとしての定量性の検証:タンパク質としてのEGFPとDsRedを生合成で作成しES細胞内に導入し72h連続測定した。その結果、EGFP蛍光の半減期は2~3hであったが、DsRedでは12hまで蛍光強度を保持する場合もあった。EGFPは予想より代謝が速いことが分かった。
(2)ES細胞内での蛍光シグナルの時空間変動の解析法の確立:人為的に細胞質から核への移動を促進させるような工夫をすることによって、蛍光タンパクが細胞内で時空間的に変動する様子、すなわち細胞質から核への移行が促進される様子を動画でとらえることができ、定量的議論ができる見通しが得られた。
(3)遺伝子発現制御因子の中で特にタンパクの生合成・精製方法の最適化:既に予備的に検証していたOct3/4について、生成功率、純度に及ぼす因子についての基礎情報を得た。すなわち、可溶画分と不溶画分の処理条件の比較、GSTタグとHisタグの比較、8M Ureaでの変性処理、などである。
(4)単一細胞蛍光強度変化を高精度に連続計測するための3次元細胞座標追尾システムの開発:ES細胞の位置を3次元座標として登録することによって、細胞ごとに焦点位置の異なる場合でも、複数の単一細胞の蛍光画像を高精度に連続計測できるようにロボットの改良を行い、所期の性能が得られるようになった。

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

蛍光シグナルを指標とする単一ES細胞実験において、各遺伝子発現の動的解析のためのプラットフォーム開発の観点から、極めて重要かつ困難な課題を実施し多くの成果を挙げた。Oct3/4以外の遺伝子についての課題は次年度に持越しとなったが、全体計画の中では概ね順調と判断された。

今後の研究の推進方策

初年度の研究成果をさらに発展させて、蛍光シグナルを指標とする単一ES細胞実験プラットフォームの確立を目指す。併行して、他の3遺伝子について、ベクターや細胞の開発課題を進める。具体的には、(1)EGFPとDsRedのES細胞内への同時導入による、両蛍光シグナルに及ぼすES細胞の分裂過程、分化過程の影響の精査、(2)ES細胞内での蛍光シグナルの時空間的変動をリアルタイム解析する方法の確立、(3)蛍光タンパクの純度および本来のタンパクとしての機能保証、などである。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (9件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Functional control of target single cells in ES cell clusters and their differentiated cells by femtoinjection2011

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Matsuoka
    • 雑誌名

      Embryonic Stem Cells

      巻: 1巻 ページ: 149-170

    • 査読あり
  • [学会発表] Decoy DNAインジェクション法によるES細胞内のOct3/4遺伝子の転写活性抑制2012

    • 著者名/発表者名
      大浦誠太郎
    • 学会等名
      電気化学会第79回大会
    • 発表場所
      アクトシティ浜松、浜松市、静岡県
    • 年月日
      2012-03-29
  • [学会発表] Oct3/4発現系のES細胞内環境を考慮した動的挙動解析2012

    • 著者名/発表者名
      小池秀樹
    • 学会等名
      電気化学会第79回大会
    • 発表場所
      アクトシティ浜松、浜松市、静岡県
    • 年月日
      2012-03-29
  • [学会発表] 単一ES細胞内への分化制御関連タンパク質の導入2012

    • 著者名/発表者名
      田中利明
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(日吉)、横浜市、神奈川県
    • 年月日
      2012-03-28
  • [学会発表] 蛍光レポータータンパク質の単一ES細胞内における動的特性評価2012

    • 著者名/発表者名
      久富祥太
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(日吉)、横浜市、神奈川県
    • 年月日
      2012-03-28
  • [学会発表] Femtoinjection technique for the analysis and regulation of target-single-living ES cells2011

    • 著者名/発表者名
      Hisakage Funabashi
    • 学会等名
      5^<th> IEEE International Conference on Nano/Molecular Medicine and Engineering
    • 発表場所
      International Convention Center, Jeju, Korea(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-10
  • [学会発表] Correlation analysis of multiple genes in embryonic stem cells in vivo2011

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Matsuoka
    • 学会等名
      The 3rd Asian Biomaterials Congress
    • 発表場所
      BEXCO, Busan, Korea(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-16
  • [学会発表] Decoy DNA法による単一生ES細胞の特異的転写抑制2011

    • 著者名/発表者名
      大浦誠太郎
    • 学会等名
      2011年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ、新潟市、新潟県
    • 年月日
      2011-09-11
  • [学会発表] FRET型Molecular beaconの単一生ES細胞内の標的mRNA挙動解析への応用2011

    • 著者名/発表者名
      小池秀樹
    • 学会等名
      2011年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ、新潟市、新潟県
    • 年月日
      2011-09-11
  • [学会発表] Intercellular network analysis in multilayer muscle fiber form ation using femtoinjection2011

    • 著者名/発表者名
      Mikako Saito
    • 学会等名
      219^<th> The Electrochemical Society Meeting
    • 発表場所
      Montreal Convention Center, Montreal, Canada(招待講演)
    • 年月日
      2011-05-03
  • [備考]

    • URL

      http://www.tuat.ac.jp/~matsuoka/

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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