2019 Fiscal Year Research-status Report
Principle of body malfunctioning through local cell division failure
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19KK0181
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
上原 亮太 北海道大学, 先端生命科学研究院, 准教授 (20580020)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
塚田 祐基 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (80580000)
松尾 和哉 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (90764952)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| Keywords | 細胞分裂 / 染色体 / 光制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、生体内で起こる少数細胞の分裂異常が個体機能に及ぼす影響を明らかにし、分裂異常に起因した病態形成メカニズムを理解することを目的としている。独自の細胞イメージング技術と光応答性化合物の合成技術を駆使し、個体局所で細胞分裂の異常を任意の規模で誘導して、その細胞運命への影響をマルチスケールに追跡する実験系を構築し、これらをインドTata研究所生物科学科の脊椎動物発生学研究室が独自に保有するゼブラフィッシュ胚ゲノム改変・細胞分裂解析システムに導入することで、ゼブラフィッシュ胚で局所的に発生する少数細胞の分裂異常が胚発生や組織機能・恒常性に及ぼす影響を定量解析可能にする。2019年度は、動物細胞分裂において複製染色体の整列運動をつかさどるモーターたんぱく質のCenpEに対する光応答性阻害化合物を作成し、ヒト培養細胞を用いた性能評価によって、照射光波長依存的にすばやく細胞分裂の進行を阻害・解除できる制御系の構築を行った。この実験系の構築自体が非常に新規性の高い成果であることから、これを論文にまとめて有力米化学誌Journal of American Chemical Societyに発表した。その後、Tata研究所上記研究室とのインターネット会議を重ね、胚調整からマイクロインジェクションによる試薬導入、各種分裂マーカーを用いた評価系構築に関する綿密な技術指導の下、この細胞分裂の光制御技術をゼブラフィッシュ初期胚への導入を開始した。さらに、分担研究者との連携によって、胚局所の細胞分裂動態と、胚全体の形態変化の同時観察を可能にするためのマルチスケール撮像システムの構築も順調に進行している。
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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
本課題の中心的技術のひとつである、光応答性の分裂阻害剤の作成および培養細胞における厳密な機能評価を完了し、これが高い時間分解能を持った局所的細胞分裂抑制に利用できることを明らかにすることができた。これによって、期間全体を通した課題目標の実現可能性が非常に高くなったと自己評価する。さらにこの成果を現時点で論文化することに成功し、知見の社会還元についても成果を出すことができた。Tata研究所との綿密な連携により、ゼブラフィッシュ胚を用いた評価系の構築も着実に進んでおり、2020年度には胚実験についても大きな前進が期待できる状況となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度に引き続きゼブラフィッシュ胚における局所細胞分裂障害の誘導系の構築を重点的に進める。現在コロナウィルス感染の世界的拡大に伴う厳しい渡航規制によって、当初計画していたTata研究所における実験実施が可能になる時期が予測困難になっている。この問題への対策として、①日本側チームのゼブラフィッシュ胚実験システムの拡充・充実を図り、当初計画していた実験の一部を日本側で実施可能にするとともに、②インド側でのみ実施可能な実験について綿密なオンライン通話による遠隔体制での実施を試みる。2019年度のインターネット通話を通した技術連携の実績から、上記のような対策を通して、当初計画の滞りない遂行を可能にし、さらに渡航規制解除後のスムーズな研究展開を担保できると期待される。光応答性分裂抑制化合物については当初の予定通り、CenpE以外のターゲットについても開発を続け、異なる分裂障害が個体機能に及ぼす影響の比較検証を可能にしていく。
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| Causes of Carryover |
魚類飼育システム構築のための、作業費用について、新型コロナウィルスの感染拡大に伴う移動自粛措置によって、依頼業者の担当者の来訪が不可能となり、年度内の作業実施が行えなくなった。当該作業について、翌年度、感染問題の収束状況を見ながら、作業可能になった段階で実施する計画である。
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