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2014 年度 実績報告書

幹細胞糖鎖の機能解析と再生医療に貢献する新規糖鎖工学技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25712039
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

舘野 浩章  独立行政法人産業技術総合研究所, 幹細胞工学研究センター, 主任研究員 (30450670)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード糖鎖 / 幹細胞 / レクチン / 腫瘍
研究実績の概要

第3の生命鎖と呼ばれる糖鎖は細胞間相互作用を媒介することにより多くの生命現象に関係している。再生医療のための細胞源として期待される多能性幹細胞(iPS細胞、ES細胞)表面も糖鎖で覆われているが、その構造や機能は十分には理解されていない。研究代表者らは多能性幹細胞の網羅的糖鎖解析の結果、多能性幹細胞に特異的に反応する新規プローブレクチン(rBC2LCN)の発見に至っている。本研究ではrBC2LCNが認識する新規未分化糖鎖マーカーの構造と機能を明らかにするとともに、糖鎖を活用した未分化細胞除去技術を開発することを目的としている。本年度は、rBC2LCNに緑膿菌由来毒素を融合させたrBC2LCN-PE23を用いて移植用細胞に残存するヒトiPS/ES細胞を殺傷除去する技術の開発に成功し、Stem Cell Reportsに論文発表した。また、電子顕微鏡を用いてrBC2LCN-PE23の殺傷機構に関する新たな知見を得た。更に、rBC2LCNの結晶構造解析を行い、精密糖鎖認識機構を明らかにした。

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

前年度までに既にrBC2LCNが認識する新規未分化糖鎖マーカーの構造については明らかにしている。本年度は、rBC2LCNがヒトiPS/ES細胞に結合した後に、細胞内に取り込まれるという現象を見いだした。そこで細胞内に取り込まれるとタンパク質合成を阻害し細胞死を引き起こす緑膿菌由来外毒素をrBC2LCNのC末端部分に融合させた組換えタンパク質(rBC2LCN-PE23)を考案し、培養液に添加するだけで移植用細胞に残存するヒトiPS/ES細胞を効率的に殺傷除去技術の開発に成功し、Stem Cell Reports (2015)から論文発表することができた。

今後の研究の推進方策

rBC2LCN-PE23に更に改良を加えて、未分化細胞殺傷効率を向上させる。rBC2LCNの精密糖鎖認識機構を明らかにするとともに、詳細な細胞内外局在を明らかにする。また、rBC2LCNが認識する未分化糖鎖マーカーの機能に関する知見を得る。

次年度使用額が生じた理由

想定以上に効率的に研究が進んだため

次年度使用額の使用計画

研究計画遂行に当たり必要となる物品の購入に使用する

備考

第17回日本糖質学会奨励賞受賞「糖鎖レクチン工学による幹細胞評価技術の開発と産業展
開」

  • 研究成果

    (29件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (16件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 4件) 図書 (4件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Elimination of Tumorigenic Human Pluripotent Stem Cells by a Recombinant Lectin-Toxin Fusion Protein2015

    • 著者名/発表者名
      Tateno H, Onuma Y, Ito Y, Minoshima F, Saito S, Shimizu M, Aiki Y, Asashima M, Hirabayashi J
    • 雑誌名

      Stem Cell Reports

      巻: 4 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1016/j.stemcr.2015.02.016.

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Lectin Engineering, a Molecular Evolutionary Approach to Expanding the Lectin Utilities2015

    • 著者名/発表者名
      Hu D, Tateno H, Hirabayashi J
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 20 ページ: 7637-7656

    • DOI

      10.3390/molecules20057637

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mannose-recognition mutant of the galactose/N-acetylgalactosamine-specific C-type lectin CEL-I engineered by site-directed mutagenesis2015

    • 著者名/発表者名
      Moriuchi H, Unno H, Goda S, Tateno H, Hirabayashi J, Hatakeyama T
    • 雑誌名

      Biochim Biophys Acta

      巻: 1850 ページ: 1457-1465

    • DOI

      10.1016/j.bbagen.2015.04.004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Engineering of a 3'-sulpho-Galβ1-4GlcNAc-specific probe by a single amino acid substitution of a fungal galectin2015

    • 著者名/発表者名
      Hu D, Huang H, Tateno H, Nakakita S, Sato T, Narimatsu H, Yao X, Hirabayashi J
    • 雑誌名

      J Biochem

      巻: 157 ページ: 197-200

    • DOI

      10.1093/jb/mvv023

    • 査読あり
  • [雑誌論文] S-nitrosylation of mouse galectin-2 prevents oxidative inactivation by hydrogen peroxide2015

    • 著者名/発表者名
      Tamura M, Saito M, Yamamoto K, Takeuchi T, Ohtake K, Tateno H, Hirabayashi J, Kobayashi J, Arata Y
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun

      巻: 457 ページ: 712-717

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2015.01.055

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Isolation and biochemical characterization of Apios tuber lectin2015

    • 著者名/発表者名
      Kenmochi E, Kabir SR, Ogawa T, Naude R, Tateno H, Hirabayashi J, Muramoto K
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 20 ページ: 987-1002

    • DOI

      10.3390/molecules20010987

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Lectin Frontier Database (LfDB), and data generation based on frontal affinity chromatography2015

    • 著者名/発表者名
      Hirabayashi J, Tateno H, Shikanai T, Aoki-Kinoshita KF, Narimatsu H
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 20 ページ: 951-973

    • DOI

      10.3390/molecules20010951

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A C-type lectin isolated from the skin of Japanese bullhead shark (Heterodontus japonicus) binds a remarkably broad range of sugars and induces blood coagulation2015

    • 著者名/発表者名
      Tsutsui S, Dotsuta Y, Ono A, Suzuki M, Tateno H, Hirabayashi J, Nakamura O
    • 雑誌名

      J Biochem

      巻: 157 ページ: 345-356

    • DOI

      10.1093/jb/mvu080

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular clock regulates daily α1-2-fucosylation of the neural cell adhesion molecule (NCAM) within mouse secondary olfactory neurons2014

    • 著者名/発表者名
      Kondoh D, Tateno H, Hirabayashi J, Yasumoto Y, Nakao R, Oishi K
    • 雑誌名

      J Biol Chem

      巻: 289 ページ: 36158-36165

    • DOI

      10.1080/09168451.2014.948376

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two jacalin-related lectins from seeds of the African breadfruit (Treculia africana L.)2014

    • 著者名/発表者名
      Shimokawa M, Nsimba-Lubaki SM, Hayashi N, Minami Y, Yagi F, Hiemori K, Tateno H, Hirabayashi J
    • 雑誌名

      Biosci Biotechnol Biochem

      巻: 78 ページ: 2036-2044

    • DOI

      10.1080/09168451.2014.948376

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lectin structures: classification based on the 3-D structures2014

    • 著者名/発表者名
      Fujimoto Z, Tateno H, Hirabayashi J
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 1200 ページ: 579-606

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-1292-6_46

  • [雑誌論文] Comprehensive list of lectins: origins, natures, and carbohydrate specificities2014

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Y, Tateno H, Ogawa H, Yamamoto K, Hirabayashi J
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 1200 ページ: 555-577

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-1292-6_45

  • [雑誌論文] Directed evolution of lectins by an improved error-prone PCR and ribosome display method2014

    • 著者名/発表者名
      Hu D, Tateno H, Hirabayashi J
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 1200 ページ: 527-538

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-1292-6_43

  • [雑誌論文] Evaluation of glycan-binding specificity by glycoconjugate microarray with an evanescent-field fluorescence detection system2014

    • 著者名/発表者名
      Tateno H
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 1200 ページ: 353-359

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-1292-6_30

  • [雑誌論文] Live-cell imaging of human pluripotent stem cells by a novel lectin probe rBC2LCN2014

    • 著者名/発表者名
      Tateno H, Onuma Y, Ito Y
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 1200 ページ: 313-318

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-1292-6_26

  • [雑誌論文] Application of lectin microarray to bacteria including Lactobacillus casei/paracasei strains2014

    • 著者名/発表者名
      Yasuda E, Sako T, Tateno H, Hirabayashi J
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 1200 ページ: 295-311

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-1292-6_25

  • [学会発表] 培養液を用いた非侵襲的造腫瘍性評価技術(GlycoStem法)の開発2015

    • 著者名/発表者名
      舘野浩章、小沼泰子、伊藤弓弦、福田雅和、藁科雅岐、本多進、浅島誠、平林淳
    • 学会等名
      第14回日本再生医療学会総会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-21
  • [学会発表] Development of a noninvasive and quantitative detection system of tumorigenic human pluripotent stem cells using cell culture supernatants2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Tateno, Yasuko Onuma, Yuzuru Ito, Masakazu Fukuda, Masaki Warashina, Susumu Honda, Makoto Asashima, Jun Hirabayashi
    • 学会等名
      The 5th meeting of Asian Cellular Therapy Organization
    • 発表場所
      Hyatt Regency Osaka
    • 年月日
      2014-11-11 – 2014-11-11
  • [学会発表] 先端糖鎖プロファイリング技術の開発と再生医療への応用2014

    • 著者名/発表者名
      舘野浩章
    • 学会等名
      第31回医用高分子研究会講座
    • 発表場所
      首都大東京秋葉原サテライトキャンパス 秋葉原ダイビル12階1202室
    • 年月日
      2014-11-10 – 2014-11-10
    • 招待講演
  • [学会発表] 先端糖鎖プロファイリング技術の開発と再生医療への応用2014

    • 著者名/発表者名
      舘野浩章
    • 学会等名
      バイオアナリシス2014
    • 発表場所
      東北大学薬学部大講義室
    • 年月日
      2014-11-08 – 2014-11-08
    • 招待講演
  • [学会発表] 未分化細胞特異的レクチンBC2LCNの発見と再生医療への応用2014

    • 著者名/発表者名
      舘野浩章
    • 学会等名
      平成 26 年度(第 17 回)日本糖質学会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-08-11 – 2014-08-11
  • [学会発表] 糖鎖レクチン工学による幹細胞評価 技術の開発と産業展開2014

    • 著者名/発表者名
      舘野浩章
    • 学会等名
      平成 26 年度(第 17 回)日本糖質学会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-08-10 – 2014-08-10
    • 招待講演
  • [学会発表] レクチンを活用した幹細胞評価技術の開発と産業応用2014

    • 著者名/発表者名
      舘野浩章
    • 学会等名
      平成26年度第2回つくばイブニングセミナー
    • 発表場所
      産総研つくばセンター本部・情報棟1階ネットワーク会議室
    • 年月日
      2014-07-25 – 2014-07-25
    • 招待講演
  • [図書] Topics in Current Chemistry2015

    • 著者名/発表者名
      Hirabayashi J, Kuno A, Tateno H
    • 総ページ数
      20
    • 出版者
      Springer
  • [図書] レクチンマイクロアレイによる糖鎖マーカー開発ーがんと多能性幹細胞2014

    • 著者名/発表者名
      平林淳、舘野浩章、久野敦
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      メディカルビュー社
  • [図書] Sugar Chains2014

    • 著者名/発表者名
      Tateno, H. and Hirabayashi, J.
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      Springer Japan
  • [図書] Glycoscience: Biology and Medicine2014

    • 著者名/発表者名
      Tateno, H.
    • 総ページ数
      12
    • 出版者
      Springer Japan
  • [備考] 移植用細胞から腫瘍を引き起こすヒトiPS/ES細胞を除く技術を開発

    • URL

      http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2015/pr20150410/pr20150410.html

  • [産業財産権] 細胞分化ポテンシャル判別法2014

    • 発明者名
      舘野浩章、伊藤弓弦、小沼泰子、平林淳
    • 権利者名
      舘野浩章、伊藤弓弦、小沼泰子、平林淳
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2014-142919
    • 出願年月日
      2014-07-11

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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