Development of techniques for spatiotemporal analysis of gene expression in living samples

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本研究の目的は、組織・オルガノイド・小動物個体など多数細胞の集合により機能発現している生体試料について、その試料を生かしたまま遺伝子発現の時空間解析を行うイメージング技術群を創出することにある。すなわち「細胞集団内において、個々の細胞における遺伝子発現のどのような時空間的特徴が、標的とする生理現象の発現における核となる細胞の生成や、その後の増殖・伝播に対する必要条件となるか？」という「問い」を設定した。本研究ではこの「問い」に対する答えを得るために必要な、「生きた多細胞試料における遺伝子発現時空間情報の1細胞解像度経時追跡法」という、これまでに全く存在しない技術を創出することを目的としている。この目的を実現するために、本研究では①遺伝子発現産物すなわち内在性RNA可視化定量を実現する生物発光プローブの開発②生体試料長期培養機能を備えた1細胞解像度4D生物発光顕微鏡の構築、の2つの研究を行っている。①の生物発光プローブの開発では、前年度に開発した生物発光RNAプローブを用いて生細胞内における内在性標的RNAの可視化検出を実現した。具体的には線維芽細胞及び初代培養神経細胞において標的RNAの局在や経時変化を観察した。また、様々な生理現象におけるRNA動態を観察するため、長時間安定な発光基質を開発した。②の顕微鏡開発では、前年に試したレンズアレイやホログラフィーに加え、テレセントリックレンズを用いた拡大光学系を利用して広視野かつ高解像度な発光・光学観察を実現する工学系の構築を行った。