マルチモーダル分子イメージング研究グループ

研究課題

疾患に伴う糖鎖変化を利用した「糖鎖創薬」では、真に病態と関連し、標的となる病変細胞に特異性の高い糖タンパク質（糖鎖・タンパク質の組合せ）を特定することが重要です。糖鎖オミクスにより取得した疾患関連糖鎖・糖タンパク質候補を病理学的観察と紐づけて評価する方法として、組織標本上の糖鎖とタンパク質を１細胞レベルで同時検出する空間解析技術を確立しています。本技術を活用することで、疾患特異的な糖鎖を認識するレクチンの選別や、グライコプロテオーム解析により同定した候補糖タンパク質の検証を病態と紐づけて行うことが可能となり、有力な創薬シーズ分子の特定を加速すると期待されます。また本技術は細胞間コミュニケーションにおける糖鎖機能の解明にも役立てていきます。

年間数千万件以上の病理診断が実施されているにもかかわらず、の診断を行う病理医はわずか2000人であり、慢性的な病理医不足が深刻な課題となっています。また、病理診断は検査者の技術や経験などの職人的な技能に依存しています。この社会的課題を解決するために、病理組織画像のデジタル化やネットワークを活用した遠隔診断の取り組みが進められていおり、AIによる診断の実用化も試みられています。 そこで、本研究では正常組織中に存在する病変細胞の細胞情報を効率的に色の違いで抽出できるAI診断に特化した新たな多重蛍光染色法の開発をめざします。

超高齢社会において、パーキンソン病などの加齢関連疾患の増加は、健康寿命の延伸や医療・介護負担の軽減に向けた重要な課題です。本研究では、培養細胞や幹細胞由来の細胞、オルガノイドなどの細胞モデルを用いて、加齢や疾患に伴う細胞状態・機能の変化を、可視化・評価する技術の開発に取り組んでいます。さらに、糖鎖、臓器間連携、物理刺激などを手がかりに、細胞が周囲の環境を感知し応答する仕組みを理解することで、疾患の発症や進行に関わる細胞変化の解明を目指します。将来的には、細胞状態を操作・制御する技術へ発展させ、加齢関連疾患の予防・診断・創薬や細胞製造技術への貢献を目指します。

多様な糖鎖情報と連結された空間分子イメージングデータを統合的に管理・可視化するデータベース基盤の開発を進めています。分子細胞マルチオミクス研究グループとも連携しながら、レクチン関連リポジトリ・データベース（LfDB、LM-GlycoRepo、LM-GlycomeAtlas）をはじめとした糖鎖関連リソースと、組織・細胞・分子情報を横断的に解析可能な環境を整備することで、疾患関連分子の探索やデータ利活用の高度化を目指しています。

業績リスト

• Boottanun, P; Nagai-Okatani, C; Kawanishi, K; Baba, M; Nakatsukasa, T; Ishizu, T; Angata, K; Kuno, A.
  A hierarchical lectin-based multimodal workflow for spatial mapping of extracellular matrix glycans in fibrotic hearts.
  Analytical and bioanalytical chemistry. 2026 Apr 27. doi:10.1007/s00216-026-06501-6
• Boottanun, P; Fuseya, S; Kuno, A; Nagai-Okatani, C.
  From Laser Microdissection to Spatial Glycomics: Lectin Microarray Protocols for Tissue Glycome Mapping with High-End Scanners.
  METHODS MOL BIOL. 2026;3015:21-41. doi:10.1007/978-1-0716-5154-4_3
• Kano, R; Kusano, T; Ando, T; Takeda, R; Natsuyama, R; Takagi, R; Poole, DC; Kano, Y; Hoshino, D.
  Effects of local skeletal muscle cooling prior to acute exercise and endurance training on mitochondrial adaptation in mice.
  JOURNAL OF PHYSIOLOGICAL SCIENCES. 2026 Mar;76(1):100059. doi:10.1016/j.jphyss.2026.100059
• Nagai-Okatani, C; Hosoda, M; Hsiung, W; Sato, T; Sakaue, H; Fuseya, S; Fukuda, E; Yamada, I; Aoki-Kinoshita, KF; Kuno, A.
  Meeting Report on the 1st GlyCosmos Symposium.
  GLYCOBIOLOGY. 2025 Nov 21:cwaf079. doi:10.1093/glycob/cwaf079
• Dang, Cao TL; Kawanishi, K; Hashimoto, S; Hengphasatporn, K; Nagai-Okatani, C; imura, T; Abdelaziz, M; Shiratani, R; Poullikkas, T; Azmi, NU; Baba, M; Okita, Y; Watanabe, Y; Bando, H; Yamazaki, S; Shigeta, Y; Kuno, A; SKato, M.
  Tumor-expressed GPNMB orchestrates Siglec-9(+) TAM polarization and EMT to promote metastasis in triple-negative breast cancer.
  PROC NATL ACAD SCI U S A. 2025 Sep 9;122(36):e2503081122. doi: 10.1073/pnas.2503081122
• Ando, T; Takeda, R; Kano, R; Kusano, T; Nonaka, Y; Kano, Y; Hoshino, D.
  Effects of pyruvate administration on mRNA expression of inflammatory cytokines in adipose tissue and whole-body glucose metabolism in male mice.
  PHYSIOL REP. 2025 Aug;13(15):e70362. doi:10.14814/phy2.70362
• Nagai-Okatani, C; Fujita, N; Boottanun, P; Tanaka, M; Shiota, M; Shinmachi, D; Angata, K; Aoki-Kinoshita, K; Kuno, A.
  LM-GlycoRepo Version 1.0: A Novel Repository System for Mouse Tissue Glycome Mapping Data.
  JOURNAL OF PROTEOME RESEARCH. 2025 JUN 11. doi:10.1021/acs.jproteome.5c00184
• Kano, R; Takeda, R; Sotani, Y; Takagi, R; Tabuchi, A; Shirakawa, H; Poole, DC; Kano, Y; Hoshino, D.
  Cooling-induced changes in intracellular hydrogen peroxide and gene expression in mouse skeletal muscle in vivo.
  AM J PHYSIOL REGUL INTEGR COMP PHYSIOL. 2025 May 7. doi:10.1152/ajpregu.00014.2025
• Nagai-Okatani, C; Tomioka, A; Tominaga, D; Sakaue, H; Kuno, A; Kaji, H.
  Inter-tissue glycan heterogeneity: site-specific glycoform analysis of mouse tissue N-glycoproteomes using MS1-based glycopeptide detection method assisted by lectin microarray.
  ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY. 2024 Dec 16. doi:10.1007/s00216-024-05686-y
• Kudo, K; Nishimura, T; Miyako, K; Suenaga, H; Shin-Ya, K.
  A new cannabigerolic acid derivative and its unprenylated precursor produced through the reconstitution of cannabinoid biosynthesis in Streptomyces.
  J ANTIBIOT (Tokyo). 2024 Dec 3. doi:10.1038/s41429-024-00793-5
• Nagai-Okatani, C; Tominaga, D; Tomioka, A; Sakaue, H; Goda, N; Ko, S; Kuno, A; Kaji, H.
  GRable version 1.0: A software tool for site-specific glycoform analysis with improved MS1-based glycopeptide detection with parallel clustering and confidence evaluation with MS2 information.
  MOL CELL PROTEOMICS. 2024 Aug 22:100833. doi: 10.1016/j.mcpro.2024.100833
• Kano, R; Kusano, T; Takeda, R; Shirakawa, H; Poole, DC; Kano, Y; Hoshino, D.
  Eccentric contraction increases hydrogen peroxide levels and alters gene expression through Nox2 in skeletal muscle of male mice.
  J APPL PHYSIOL (1985). 2024 Jul 25. doi: 10.1152/japplphysiol.00335.2024
• Akagi, Y; Takayama, Y; Nihashi, Y; Yamashita, A; Yoshida, R; Miyamoto, Y; Kida, YS.
  Functional engineering of human iPSC-derived parasympathetic neurons enhances responsiveness to gastrointestinal hormones.
  FEBS OPEN BIO. 2023 Nov 27. doi: 10.1002/2211-5463.13741
• Boottanun, P; Nagai-Okatani, C; Nagai, M; Ungkulpasvich, U; Yamane, S; Yamada, M; Kuno, A.
  An improved evanescent fluorescence scanner suitable for high-resolution glycome mapping of formalin-fixed paraffin-embedded tissue sections.
  ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY. 2023 JUL 3. doi: 10.1007/s00216-023-04824-2
• Takayama, Y, Akagi, Y, Kida, YS.
  Deciphering the Molecular Mechanisms of Autonomic Nervous System Neuron Induction through Integrative Bioinformatics Analysis.
  INT J MOL SCI. 2023 May 21;24(10):9053. doi: 10.3390/ijms24109053
• Sogo, T; Nakao, S; Tsukamoto, T; Ueyama, T; Harada, Y; Ihara, D; Ishida, T; Nakahara, M; Hasegawa, K; Akagi, Y; Kida, YS; Nakagawa, O; Nagamune, T; Kawahara, M; Kawamura, T.
  Canonical Wnt signaling activation by chimeric antigen receptors for efficient cardiac differentiation from mouse embryonic stem cells.
  INFLAMM REGEN. 2023 Feb 10;43(1):11. doi: 10.1186/s41232-023-00258-6
• Itakura, Y; Hasegawa, Y; Kikkawa, Y; Murakami, Y; Sugiura, K; Nagai-Okatani, C; Sasaki, N; Umemura, M; Takahashi, Y; Kimura, T; Kuno, A; Ishiwata, T; Toyoda, M.
  Spatiotemporal changes of tissue glycans depending on localization in cardiac aging.
  REGEN THER. 2023 Jan 7;22:68-78. doi: 10.1016/j.reth.2022.12.009
• Miyazaki, Y; Mori, N; Akagi, Y; Oda, T; Kida, YS.
  Potential Metabolite Markers for Pancreatic Cancer Identified by Metabolomic Analysis of Induced Cancer-Associated Fibroblasts.
  CANCERS. 2022 Mar 8;14(6):1375. doi: 10.3390/cancers14061375
• Nagai-Okatani, C; Zou, X; Matsuda, A; Itakura, Y; Toyoda, M; Zhang, Y; Kuno, A.
  Tissue Glycome Mapping: Lectin Microarray-Based Differential Glycomic Analysis of Formalin-Fixed Paraffin-Embedded Tissue Sections.
  METHODS MOL BIOL. 2022;2460:161-180. doi: 10.1007/978-1-0716-2148-6_10
• Akagi, Y; Mori, N; Kawamura, T; Takayama, Y; Kida, YS.
  Non-invasive cell classification using the Paint Raman Express Spectroscopy System (PRESS)
  SCI REP. 2021 Apr 23;11(1):8818. doi: 10.1038/s41598-021-88056-3