2016 Fiscal Year Annual Research Report
Cancer metastasis research that makes full use of innovative imaging technology and medaka as a model of cancer
| Project Area | Resonance Biology for Innovative Bioimaging |
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| Project/Area Number |
15H05952
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
今村 健志 愛媛大学, 医学系研究科, 教授 (70264421)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
出口 友則 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域 バイオメディカル研究部門, 主任研究員 (30415715)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | バイオテクノロジー / 癌 / 遺伝子 / タンパク質 / 細胞・組織 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
革新的生体イメージング技術とがんモデルメダカを開発し、がん転移メカニズム解析と創薬スクリーニングに応用することを目的にした研究は、おおむね順調に進展している。具体的には、機器開発として、前年度に構築した２光子Dual-DSLMについて、深部到達能の向上、光毒性・退色防止および高解像度を実現するための改良を進め、そのスペックをPSFなどの具体的な指標で検討を行った。しかしながら、生きたメダカ稚魚の観察を行ったところ、長時間観察において光毒性が確認された。そのため光毒性が低いと期待される高出力ピコ秒パルスレーザーを用いた新たなDSLMを構築し、DsRed-HT1080細胞を移植したメダカを観察したところ、がん細胞の分布をメダカが生きた状態で～1週間観察が可能であった。また、液晶アクティブ光学素子については、実際に、球面収差を補正する液晶デバイス補償光学素子を２光子励起顕微鏡に装着し、マウスに移植した蛍光発現がん細胞を用いて、補正効果の検討を行い、移植がんではサンプルによってその効果に差があることがわかった。（担当今村）一方、革新的なメダカがんモデルとして、ヒトがん細胞移植メダカと膵がんモデルメダカの開発は順調に進んだ。具体的には、ヒトがん細胞移植メダカについては、前年度までに樹立したSCID及びXSCID遺伝子に突然変異を誘発した免疫不全メダカを掛け合わせたダブル変異メダカの作製を行い、実際にヒトがん細胞を移植し、がん細胞分布のイメージングに成功した。さらに、蛍光標識された膵がんを発症する遺伝子導入メダカ系統の開発については、前年度までに樹立したトランスジェニック系統の維持観察を行った。（担当出口）
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究はおおむね順調に進展している。具体的には、機器開発として、前年度に構築した２光子Dual-DSLMの改良を進め、その結果をもとに、高ピークパワーピコ秒パルスレーザーを光源とする単一レンズの２光子DSLMを構築した。その結果、メダカが生きた状態で～1週間観察が可能で、メダカへの光傷害は確認されなかった。液晶アクティブ光学素子については、実際に、球面収差を補正する液晶デバイス補償光学素子を２光子励起顕微鏡に装着し、マウスに移植した蛍光発現がん細胞を用いて、補正効果の検討を行った。脳組織では収差補正効果が確認できたシステムにおいても、移植がんではサンプルによってその効果に差があることがわかった。（担当今村）ヒトがん細胞移植メダカと膵がんモデルメダカの開発は順調に進んだ。具体的には、ヒトがん細胞移植メダカについては、前年度までに樹立したSCID及びXSCID遺伝子に突然変異を誘発した免疫不全メダカを掛け合わせたダブル変異メダカの作製を行い、実際にヒトがん細胞の移植を試みた。DsRedで標識したヒトがんHT1080細胞を移植したメダカを観察したところ、がん細胞の分布をメダカが生きた状態で観察が可能であったが、がん細胞は長期生着せずに、長期間の観察はできなかった。一方、蛍光標識された膵がんを発症する遺伝子導入メダカ系統の開発については、前年度までに樹立したトランスジェニック系統の維持観察を行った。この系統は、膵臓特異的に発現する遺伝子であるインシュリンプロモーターの下流にloxPで挟んだ終始コドンとヒトの活性型がん遺伝子（H-Ras(G12V)）を繋げ、さらにその下流に2Aペプチドで蛍光タンパク質の遺伝子をつなげたコンストラクトをメダカの受精卵にマイクロインジェクションし、次世代を蛍光実体顕微鏡でスクリーニングしたもので、自然発症の膵がんを期待している。（担当出口）
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| Strategy for Future Research Activity |
革新的生体イメージング技術とがんモデルメダカを開発し、がん転移メカニズム解析と創薬スクリーニングに応用する研究課題を引き続き進める。まず前年度に購入したソフトウエアを駆使し、自動で高速の３次元画像構築を実現する光シート型顕微鏡システム構築を行う。次に開発した光シート顕微鏡を用いて生きたメダカ稚魚の長時間観察を可能とする条件について検討を行い、メダカ生体内におけるがん細胞動態の長時間経時観察を行う。液晶アクティブ光学素子の応用については、引き続き、実際に球面収差に関する補償光学系を２光子励起顕微鏡に装着し、前年度のデータをもとに検討した球面収差のある新たなサンプルでスペックの検討を行う。（担当今村）一方、がんモデルメダカの開発として、ヒトがん細胞移植メダカについては、前年度に引き続き、SCIDメダカとXSCIDメダカを掛け合わせたダブル変異メダカに蛍光標識したヒトがん細胞を移植することで、ヒトがん細胞の生体内動態を光学的に詳しく観察することができるモデルメダカを開発する。また、膵臓特異的にヒトのがん遺伝子と蛍光タンパク質を強制発現させることで蛍光標識された膵がんを発症する遺伝子導入メダカについても、前年度に引き続き、熱ショック応答プロモーターの制御化でCreリコンビナーゼを発現するTG系統と組み合わせることで、熱ショックを与えた後に発がんするような系の確立を進める。さらに、移植したがん細胞が長期生着しない理由を調べるための一つとして、マクロファージ可視化TGの作製を試みる。（担当出口）
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Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Quantitative imaging of fibrotic and morphological changes in liver of non-alcoholic steatohepatitis (NASH) model mice by second harmonic generation (SHG) and auto-fluorescence (AF) imaging using two-photon excitation microscopy (TPEM).2016
Author(s)
Yamamoto S, Oshima Y, Saitou T, Watanabe T, Miyake T, Yoshida O, Tokumoto Y, Abe M, Matsuura B, Hiasa Y, Imamura T
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Journal Title
Biochemistry and Biophysics Reports
Volume: 8
Pages: 277-283
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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