Integrated analysis for mitochondrial morphology

ミトコンドリアの『形態』は様々な生理学的・病理学的事象の形成に寄与する『情報因子』の1つとして認識されつつあるが、その詳細は十分に理解されていない。そこで本研究ではまず、ミトコンドリアの『形態』が情報因子として担う役割を①『局在情報の改編』、②『反応場の改編』、③『特質の改編』に分類し、これらを『ミトコンドリア形態コード』として統合的に理解・記述することを目指す。さらにこのコード情報が、ミトコンドリアが情報媒体として中核的な役割を担うMitochondrial Retrograde Signaling Pathwayやオルガネラコミュニケーションに与える影響を、数理解析や機械学習、そしてそれを裏付ける分子生物学的手法を組み合わせて、包括的に解明することを目標とする。2022年度は本研究を遂行するための基盤技術として、ラベルフリーでミトコンドリアを観察する手法の確立を進めた。具体的には高解像の位相差顕微鏡を使用し、ミトコンドリア特異的なプローブを使わずに、ミトコンドリアを観察できるようにした。さらに様々な細胞株でミトコンドリアの形態を観察し、細胞種ごとにミトコンドリアの形態や動態が異なることを確認した。これまでにミリ秒オーダーでミトコンドリアの形態を観察することに成功し、ミトコンドリアの分裂や融合、マイトファジーの瞬間と思われる像を撮影することができている。2023年度は本可視化技術を用いてミトコンドリアの形態を定量的に解析する手法を開発し、上記１～３の研究を実施する。

ミトコンドリアの『形態』は様々な生理学的・病理学的事象の形成に寄与する『情報因子』の1つとして認識されつつあるが、その詳細は十分に理解されていない。そこで本研究ではまず、ミトコンドリアの『形態』が情報因子として担う役割を①『局在情報の改編』、②『反応場の改編』、③『特質の改編』に分類し、これらを『ミトコンドリア形態コード』として統合的に理解・記述することを目指す。さらにこのコード情報が、ミトコンドリアが情報媒体として中核的な役割を担うMitochondrial Retrograde Signaling Pathwayやオルガネラコミュニケーションに与える影響を、数理解析や機械学習、そしてそれを裏付ける分子生物学的手法を組み合わせて、包括的に解明することを目標とする。2022年度は本研究を遂行するための基盤技術として、ラベルフリーでミトコンドリアを観察する手法の確立を進めた。具体的には高解像の位相差顕微鏡を使用し、ミトコンドリア特異的なプローブを使わずに、ミトコンドリアを観察できるようにした。さらに様々な細胞株でミトコンドリアの形態を観察し、細胞種ごとにミトコンドリアの形態や動態が異なることを確認した。これまでにミリ秒オーダーでミトコンドリアの形態を観察することに成功し、ミトコンドリアの分裂や融合、マイトファジーの瞬間と思われる像を撮影することができている。2023年度は本可視化技術を用いてミトコンドリアの形態を定量的に解析する手法を開発し、上記１～３の研究を実施する。