超強力細胞保護ペプチドＣＰＰの機能と応用技術に関する研究

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23310171
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 津田 栄 独立行政法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 上級主任研究員 (70211381)
• 研究分担者: 坂下 真実 独立行政法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 主任研究員 (20357099) ; 近藤 英昌 独立行政法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 主任研究員 (80357045)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 細胞保護 / ペプチド / 分子構造 / 不凍蛋白質 / 氷結晶結合 / 脂質二重膜

研究概要

本研究の目的は、水溶液中の細胞の生存率を高める新規物質の”超強力細胞保護ペプチドCPP”の機能発現メカニズムを解析し、CPPの応用技術を開発することである。CPPは一般に不凍蛋白質（Antifreeze Protein, 略称AFP）と呼ばれる分子の仲間であり、細胞表面のみならず氷結晶の表面に結合して水溶液の凍結を妨げる機能を有している。すなわちCPPは細胞表面にある脂質二重膜ならびに水分子に作用することで細胞の生存率を高める可能性がある。本事業においてはCPPの量産手法の開発、CPPの機能解析（顕微鏡＋Ｘ線法＋NMR法）、CPP細胞保護試験を実施した。
これまで様々なAFPについて新種探索、組成解明、量産技術開発、分子構造解析などを進め、そのうちの２種類がCPPとして機能することを見出した（CPP1とCPP3、各1グラム）。今年度はモデル細胞として特にマウス膵島細胞を選び、同細胞の生存率がCPPによってどのくらい向上するかの実証試験を行った。また３年間の研究成果を11報の論文＋13件の学会等で発表した。CPP含有の細胞保存液の中にマウス膵島細胞を浸し＋4℃で24～120時間保存した。一定時間毎に細胞を取り出し、染色法やインスリン分泌量から膵島細胞の生存率を解析したところ、120時間後で約60％という非常に高い生存率の値が得られた。CPPを含有しない液で保存した同細胞の生存率は48時間以内にほぼ零になった。この、CPPがマウス膵島細胞の生存率に与える強力な保護効果はオンラインジャーナル PLoS ONE に発表した。また、機関の公式ホームページ等などでも公開した。本研究の成果はCPPが細胞治療の分野で活用できる大きな可能性を示すものと言える。他機関等の協力を得て更に当該研究開発を進めて行きたいと考えている。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Determining the ice-binding planes of antifreeze proteins by fluorescence-based ice plane affinity. (2014)
  • 著者名/発表者名: Basu, K., Garnham, C.P., Nishimiya, Y., Tsuda, S., Braslavsky, I., and Davies, P.L.
  • 雑誌名: Journal of Visualized Experiments 巻: 83 ページ: e51185.
  • DOI: 10.3791/51185.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of a novel LEA protein involved in freezing tolerance in wheat. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakaki, K., Cristov N., Tsuda, S., and Imai, R.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 55 ページ: 136-147.
  • DOI: 10.1093/pcp/pct164.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antifreeze protein activity in Arctic Cryoconite bacteria. (2014)
  • 著者名/発表者名: Singh, P., Hanada, Y., Singh, S., and Tsuda, S.
  • 雑誌名: FEMS Microbiol. Lett. 巻: 351 ページ: 14-22.
  • DOI: 10.1111/1574-6968.12345
  • 査読あり
• [雑誌論文] Annealing condition influences thermal hysteresis of fungal type ice-binding proteins. (2014)
  • 著者名/発表者名: Xiao, N., Hanada, Y., Seki, H., Kondo, H., Tsuda, S., and Hoshino, T.
  • 雑誌名: Cryobiology 巻: 68 ページ: 159-161.
  • DOI: 10.1016/j.cryobiol.2013.10.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cold adaptation of fungi obtained from soil and lake sediment in the Skarvsnes ice-free area, Antarctica. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuji, M., Fujiu, S., Xiao N, Hanada, Y., Kudoh, S., Kondo, H., Tsuda, S.,and Hoshino, T.
  • 雑誌名: FEMS Microbiol Lett 巻: 346 ページ: 121-131
  • DOI: 10.1111/1574-6968.12217
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antifreeze Protein Prolongs the Life-Time of Insulinoma Cells during Hypothermic Preservation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kamijima, T, Sakashita, M., Miura, A., Nishimiya, Y., and Tsuda, S.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 8 ページ: e73643.
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0073643
  • 査読あり
• [雑誌論文] Antifreeze Proteins from Japanese organisms: Functional analyses for their general use. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuda, S.
  • 雑誌名: Cryobiology 巻: 67 ページ: 415.
  • DOI: 10.1016/j.cryobiol.2013.09.068
• [雑誌論文] Functional Analysis of Antifreeze Protein from Ascomycete. (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukami, D., Hanada, Y., Cheng, J., Tsuda, S., and Kondo, H.
  • 雑誌名: 日本低温生物工学会誌 巻: 59 ページ: 157-160.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Artificial dormancy of bovine embryos for a maximum of 7 days using a simple medium. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya, K., Ideta, A., Nishimiya, Y., and Tsuda, S. and Aoyagi, Y.
  • 雑誌名: Reproduction, Fertility and Development 巻: 26 ページ: 139-140.
  • DOI: 10.1071/RDv26n1Ab51
• [雑誌論文] キノコの不凍タンパク質の分子構造と不凍機能のメカニズム (2013)
  • 著者名/発表者名: 近藤英昌、津田 栄
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 52 ページ: 10-12.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fungal Antifreeze Protein Consists of a Unique β-Solenoid Structure (2013)
  • 著者名/発表者名: Kondo, H., Hanada, Y., and Tsuda, S.
  • 雑誌名: PF Activity Report 巻: 55 ページ: 54-55.
  • 査読あり
• [学会発表] HYPOTHERMIC STORAGE FOR 10 DAYS OF BOVINE EMBRYOS USING TYPE III ANTIFREEZE PROTEIN (2014)
  • 著者名/発表者名: 出田篤司、津田 栄、西宮佳志、土屋加那美、中村雄気、青柳敬人
  • 学会等名: 2014 Meeting of International Embryo Transfer Society（IETS）
  • 発表場所: Reno, Nevada, USA
  • 年月日: 20140111-20140114
  • 招待講演
• [学会発表] ARTIFICIAL DORMANCY OF BOVINE EMBRYOS FOR MAXIMUM 7 DAYS USING A SIMPLE MEDIUM (2014)
  • 著者名/発表者名: 土屋加那美、出田篤司、西宮佳志、津田 栄、青柳敬人
  • 学会等名: 2014 Meeting of International Embryo Transfer Society（IETS）
  • 発表場所: Reno, Nevada, USA
  • 年月日: 20140111-20140114
• [学会発表] 不凍蛋白質の機能解明に基づく技術創生 (2014)
  • 著者名/発表者名: 津田 栄
  • 学会等名: 第1回北海道大学オープンファシリティシンポジウム
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2014-03-10
  • 招待講演
• [学会発表] 高圧下における魚類由来不凍タンパク質水溶液の固化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂下真実、西宮佳志、近藤英昌、津田 栄、山脇 浩、藤久裕司、後藤義人
  • 学会等名: 第54回高圧討論会
  • 発表場所: 新潟市
  • 年月日: 20131114-20131116
• [学会発表] トウガレイ由来I型不凍蛋白質の構造機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石原和成、花田祐一、近藤英昌、三浦 愛、津田 栄
  • 学会等名: 日本生物物理学会
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 20131028-20131030
• [学会発表] リソスタシンのカルサイト結合部位の同定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 富樫征也、花田祐一、奈良真帆、津田 栄、近藤英昌
  • 学会等名: 日本生物物理学会
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 20131028-20131030
• [学会発表] 新技術の創生をもたらす不凍蛋白質の分子機能解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 津田 栄
  • 学会等名: 平成25年度北海道地区国立大学法人等技術職員研修セミナー
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 20130827-20130827
  • 招待講演
• [学会発表] 牛初期胚の非凍結低温保存液開発に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 土屋加那美、出田篤司、西宮佳志、津田 栄、青柳敬人
  • 学会等名: 日本胚移植研究会研究発表大会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 20130826-20130827
• [学会発表] 不凍蛋白質（AFP）を利用した牛初期胚の非凍結保存液開発に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 出田篤司、津田 栄、西宮佳志、土屋加那美、中村雄気、青柳敬人
  • 学会等名: 日本胚移植研究会研究発表大会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 20130826-20130827
• [学会発表] Ice-binding structure of a bacterial hyperactive antifreeze protein (2013)
  • 著者名/発表者名: 花田祐一、近藤英昌、三浦 愛、津田 栄
  • 学会等名: 第7回国際構造ゲノム会議-構造生命科学(ICSG2013-SLS)
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 20130729-20130801
• [学会発表] Antifreeze Protein from Japanese Organisms : Funcional Analysis for the General Use. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuda, S.
  • 学会等名: 50th Annual meeting of the society for cryobiology (CRYO2013)
  • 発表場所: Washington D.C. USA
  • 年月日: 20130728-20130731
  • 招待講演
• [学会発表] 担子菌由来不凍タンパク質の構造と機能に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 成 晶、花田祐一、近藤英昌、津田 栄
  • 学会等名: 第58回日本低温生物工学会
  • 発表場所: 大阪府
  • 年月日: 20130622-20130623
• [学会発表] 子嚢菌由来不凍タンパク質の機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 深見大地、花田祐一、成 晶、津田 栄、近藤英昌
  • 学会等名: 第58回日本低温生物工学会
  • 発表場所: 大阪府
  • 年月日: 20130622-20130623
• [図書] 月刊バイオインダストリー (2014)
  • 著者名/発表者名: 石原和成、三浦 愛、津田 栄
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考] 津田栄 Tsuda Sakae ホームページ
  • URL: https://staff.aist.go.jp/s.tsuda/index.html
• [備考] カレイ由来の不凍タンパク質により細胞保存期間を延長
  • URL: http://www.aist.go.jp/aist_j/new_research/nr20130920/nr20130920.html
• [備考] 生物プロセス研究部門不凍蛋白質特別研究チーム
  • URL: https://unit.aist.go.jp/bpri/bpri-afp/