研究成果

合成RNAを利用した生細胞の高精度な同定と分離


2016年02月25日


     齊藤博英 iPS細胞研究所(CiRA)教授、遠藤慧 東京大学新領域創成科助教(CiRA元研究員)らの研究グループは、細胞内のマイクロRNA活性を定量的に感知するmRNAを合成し、2倍以内というわずかなmiRNA活性の差にもとづいて異なる種類の細胞を高精度に同定し、分離することに成功しました。今後、これまで検出することのできなかった未知の細胞の同定や、異なる細胞が混在する培養皿の中から目的の細胞のみを分離するなどの応用が考えられます。

     この研究成果は、2016年2月23日(英国時間)に英科学誌「Scientific Reports」で公開されました。

    研究者からのコメント

    齊藤教授

     本研究によって、細胞内部のわずかなmiRNA活性の違いにもとづいて、生きた細胞を分離することが可能になりました。導入するmRNAの種類を増やすことによってさらに多くの細胞集団を分離することが可能となります。理論的には4種類のmRNAを用いて100種類程度の細胞を分離可能であると考えています。また、この方法は培養細胞の品質管理にも応用できると考えられます。さらに、これまでは1種類の細胞だと考えられていた細胞群や、複数種類の細胞が含まれていると考えられていても分離することができなかった細胞群から、より純粋な細胞群を本手法により準備することができれば、細胞機能の詳細な解析はもとより、新規薬剤の探索効率や細胞療法の効果を格段に高めることができると期待されます。

    本研究成果のポイント

    • 生きた細胞内のマイクロRNA(miRNA)を定量的に感知するメッセンジャーRNA(mRNA)を合成
    • 生きた細胞中の複数のmiRNAの活性の違いを定量的に感知することで、異なる細胞種の同定や分離を高精度化
    • 本手法は目的細胞の同定や、異なる細胞種が混在する状態から目的の細胞のみを精製する技術、培養細胞の品質管理に役立つ
    • 具体的には、Hela細胞の培養を重ねることで、内部状態(miRNA活性)が異なる細胞集団が現れることを明らかに

    概要

     細胞機能の解析や臨床応用のための細胞を調製するためには、細胞の種類を正確に同定し、分離することが必要です。しかし、これまでの手法は、分離したい細胞間に、miRNA活性の大きな差がみられない場合には、利用することができませんでした。

     そこで、本研究では、複数種類の合成mRNAを利用し、miRNA活性の差が小さい場合でも、異なる細胞種を精密に分離できる手法の開発に取り組みました。

     まず、試験管内で合成された複数種類のmRNA(それぞれ異なる蛍光タンパク質をコードする)を、あらかじめ混合して細胞に導入すると、mRNAの混合比率に従って、蛍光タンパク質の発現比率が高い水準で維持されることを発見しました。そこで、この知見を応用し、複数のmiRNAに応答してそれぞれ異なる蛍光タンパク質の発現が抑制される合成mRNAを細胞に導入して、細胞間にわずかなmiRNAの違いしかない場合であっても細胞の分離を可能にする方法を開発しました。

    本手法(HRIC)の模式図
    mRNA(1)とmRNA(2)がそれぞれmiR-24とmiR-203aに応答すると、GFPとKusabira-Orangeの2種類の蛍光タンパク質の発現が抑制される。これらのmRNAを合成し、あらかじめ混合してから細胞に導入する。

    詳しい研究内容について

    書誌情報

    [DOI] http://dx.doi.org/10.1038/srep21991

    [KURENAI]http://hdl.handle.net/2433/212053

    Kei Endo, Karin Hayashi & Hirohide Saito
    "High-resolution Identification and Separation of Living Cell Types by Multiple microRNA-responsive Synthetic mRNAs"
    Scientific Reports 6, Article number: 21991 Published: 23 February 2016

     

    • 京都新聞(2月24日 23面)および日刊工業新聞(2月24日 25面)に掲載されました。

    合成RNAを利用した生細胞の高精度な同定と分離
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