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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。

Nucleus, intracellular structure, periphery, cytoplasm, physical properties, force field, high-precision measurement and operation capabilities, open technology, and base The target of the new biotechnological research project is the following, and the following research projects are the focus of the year. 1) The development of the dynamic visual detection technology of オルガネラ: research on the original predetermined conditions and the initial nuclei and images of the early embryos. Possible biochemical manipulation of embryos and observation of raw cells using microscopic microscopy, the structure of the nuclear membrane, the change of the composition of the nuclear membrane structure, and the internal structure of the embryo The dynamic isoforms are the constituent factors of the inactive Cas9, which is a light-marker, and the digitalization method has been established with high temporal and spatial precision. The introduction of photogenic particles into the embryo and the dependence of cytoplasmic physical properties on the material were quantitatively determined and achieved. 2) The development of nuclear physical property measurement and operation technology: The development of two types of nuclear physical properties measurement and operation technology using the nuclear probe technology in cells.それぞれの method が complementary functions して core の local physical properties と overall physical properties ななことを quantitative possibility なことをThe recognition and strength of the dependence of the に変化するのレオロジーcharacteristics are obtained and the predetermined pass is achieved. The method of opening the disease is non-invasive and the rate of embryonic disease is an indicator of the disease. The physical properties of the core can be manipulated, the core can be overlapped, and the skeleton structure can be dynamically controlled and the intervention possible.をEstablishment, the specific period of development, the core, the hardness, and the plasticity of the operation, the predetermined, first, and the present. ３）Analysis of the relationship between nuclear physical properties and physiological functions of the early embryo: Kailu's technical skills, early embryo The physical properties of the nucleus, the composition of the nuclear membrane, the dynamics of the nucleus, and the energy of the nucleus are analyzed. The results of the core, the structure of the core, and the change of physical properties are the starting point of the new rules and regulations.このachievementsをプレプリントpapersとしてまとめ、発表を行った.

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