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一細胞観測系による多細胞性シアノバクテリアの時空間パターン形成の解析

使用单细胞观察系统分析多细胞蓝藻的时空模式形成

基本信息

批准号：
19657019
负责人：
岩崎秀雄
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,多細胞性シアノバクテリアAnabaena sp.PCC7120の窒素欠乏下における細胞分化(ヘテロシスト分化)・パターン形成のダイナミクスを明らかにするための観測操作系の確立を目指すものであった。その前提として,まず顕微鏡下で培養しつつ,分化誘導を行い,その様子(明視野像,光合成活性,遺伝子発現パターン)をタイムラプス観測するための同時多点同時モニタリング系をほぼ確立し,ヘテロシスト分化に関わる細胞系譜解析を行った。その結果,窒素欠乏処理直後の光合成活性,細胞分化の中枢遺伝子であるhetR遺伝子の初期のばらつきと,最初にヘテロシストを生み出すことになる細胞の位置には相関はなく,窒素欠乏処理直後の細胞のばらつきが後々直接の影響を及ぼしているわけではないことが示唆された。実際,hetR発現パターンの推移を詳しく観察することで,hetR発現強度には一過的な増減が多く観察されること,細胞分裂が揺らぎの一端を担っていることなどが確認された。さらに一細胞レベルで分化誘導実験を行うことで,パターン形成ダイナミクスの摂動実験を行うことが本研究計画の主要なテーマであった。そこで,MEMS(micro-electro mechanical system)技術を用い,複雑な流路を備えたPDMS-ガラスを素材とするマイクロデバイスを何パターンか作製した。とくに空気バルブを多用し,流路の切り替えを実現したPDMS-ガラスデバイスを作製した。かなり複雑な構成にしてしまったために,デバイスに脆弱な点もあり改善の余地が残ったが,従来にない微小空間流路培養系が確立し,デバイス内での通常の細胞分化を確認することが出来た。今後は,今回作製したデバイスを用い,分化誘導をきたす2-oxoglutarateを局所的に投与する実験を開始する予定である。

In this study, we aimed to establish an assay operating system for cell differentiation and cell formation under the condition of lack of protein in multicellular cells. PCC7120. Under the microscope, culture and differentiation are induced, and the cell line spectrum analysis is performed for all kinds of cell types (bright field image, photosynthetic activity, and gene generation). The results showed that the photosynthetic activity, the central gene of cell differentiation, and the early stage of cell differentiation were related to the position of cells, and the direct effect of cell differentiation was related to the position of cells. In fact, the evolution of hetR discovery is more detailed than that of hetR discovery intensity, and cell division is more complicated than that of hetR discovery intensity. This is the main reason for the research project. MEMS(micro-electro mechanical system) technology is used in complex flow path preparation PDMS-1 material and how to design it. In addition, the flow path is controlled by PDMS. In addition, there is room for improvement in the composition of the micro-spatial flow path culture system, and the normal cell differentiation in the micro-spatial flow path culture system is confirmed. In the future, the current system will be used to induce 2-oxoglutarate.