Development of intracellular force sensors and actuators for organelle research

开发用于细胞器研究的细胞内力传感器和执行器

基本信息

批准号：
22K18362
负责人：
島本勇太
金额：
$ 16.64万
依托单位：
National Institute of Genetics
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

核などの細胞内構造と周囲の細胞質が持つ物性と力場を高精度で計測・操作可能な技術の開発とそれに基づく新たな生物メカニズムの発見を目標に、当該年度では特に以下の研究項目に重点を置いて研究を行った。１）オルガネラ動態の可視検出技術の開発：研究は当初の予定に従って初期胚の核を対象に行った。胚の生化学操作と生細胞観察が可能な顕微鏡システムを構築し、核膜の変形、核膜構造の組成変化、内部クロマチン動態等を構成因子への蛍光標識や不活性型Cas9を使って高い時空間精度で数値化できる手法を確立した。またナノサイズの蛍光性粒子を胚に導入し、細胞質の物性と発生ステージ依存性の定量決定を達成した。２）オルガネラ物性計測・操作技術の開発：核の物性を生細胞内で計測可能なキャピラリー型探針にもとづく技術を2種類開発した。それぞれの方法が相補的に機能して核の局所物性と大局的な物性を定量可能なことを確認し、力のパラメータ依存的に変化する核のレオロジー特性の取得を予定通り達成した。また開発した手法が非侵襲であることを胚の発生率を指標に実証した。さらに核の物性操作について、核内で重合する骨格構造の動態制御経路に介入可能な手法を確立し、発生の特定の時期における核の硬さと可塑性の操作を予定に先だって実現した。３）初期胚の核物性と生理機能の関係性の解析：開発した上記技術を使って、初期胚における核の物性、核膜組成、核内クロマチン動態、発生能等を網羅的に解析した。その結果、核の構造・物性変化を起点とした新規の発生プログラムを同定した。この成果をプレプリント論文としてまとめ、発表を行った。

其目的是开发一种可以测量和操纵细胞核和其他细胞的物理特性和力场的技术，例如周围的细胞质，具有很高的准确性，并根据它们发现了新的生物学机制，因此在今年对以下研究项目进行了研究。 1）开发细胞器动力学的视觉检测技术：根据原始时间表对早期胚胎的核进行了研究。我们建立了一个显微镜系统，该系统允许对胚胎进行生化操纵和观察活细胞的观察，并建立了一种方法，该方法允许使用构成因子的荧光标记和具有高间谍 - Spatio-temporal speral speral speral speral speral的荧光标记来定量核膜变形，核膜结构的组成变化，内部染色质动力学等。另外，将纳米级荧光颗粒引入胚胎中，从而实现了细胞质特性和发育阶段依赖性的定量测定。 2）细胞器物理性质测量和操纵技术的开发：已经开发了两种类型的技术，它们使用可以测量活细胞内细胞核物理性质的毛细管型探针。我们证实，每种方法都可以互补地量化核的局部和全局特性，并实现了核的流变特性的获取，这些特性会以参数依赖性的力方式变化。此外，我们证明了使用胚胎发病率作为索引，开发的方法是无创的。此外，关于对核的物理操作，建立了一种方法，可以干预核内聚合的骨骼结构的动态控制途径，并在时间表之前实现了在特定发育时的核硬度和可塑性的运行。 3）分析早期胚胎的核性质与生理功能之间的关系：使用上开发的技术，我们全面分析了细胞核的特性，核膜组成，核内染色质动力学和早期胚胎的发育能力。结果，从核的结构和物理特性的变化开始，确定了新一代计划。该结果被编译成预打印纸中并呈现。

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Morphological growth dynamics, active microtubule mechanics, and mechanical plasticity of the vertebrate meiotic spindle

脊椎动物减数分裂纺锤体的形态生长动力学、活性微管力学和机械可塑性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
小林美稀;柿木優佑;石水毅;大橋貴生;茶谷絵理;Yuta Shimamoto
通讯作者：
Yuta Shimamoto

University of Hong Kong(中国)

香港大学（中国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Dissecting the nuclear shape and mechanical dynamics in mouse preimplantation embryos

剖析小鼠植入前胚胎的核形状和机械动力学

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Fukuyama Tatsuya;Yan Lucan;Tanaka Masahito;Yamaoka Megumi;Saito Kei;Ti Shih-Chieh;Liao Chung-Chi;Hsia Kuo-Chiang;Maeda Yusuke T.;Shimamoto Yuta;Yuta Shimamoto;Yuta Shimamoto;Yuta Shimamoto
通讯作者：
Yuta Shimamoto

紡錘体の可塑性と多極構造化

主轴塑性和多极结构