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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。

The following research projects will be focused on in the current year: the development of new technologies for nuclear intracellular structure and the development of new biological technologies for high-precision measurement and manipulation of force fields. 1) The development of visual detection technology for the dynamic state of the environment: research and initial determination of the initial stage of the development of nuclear imaging. The biochemical manipulation of embryos and the observation of biological cells are possible to construct microscopic systems, nuclear membrane shapes, nuclear membrane structural changes, internal dynamics, etc., and to establish methods for the identification of inactive Cas9 with high spatial accuracy. To achieve quantitative determination of the dependence of the properties and development of the cytoplasm on the introduction of fluorescent particles 2) Development of nuclear physical property measurement and operation technology: nuclear physical property measurement in cells The method is complementary to the physical properties of the core, and the physical properties of the core can be determined by determining the physical properties of the core The method of development is non-invasive, and the rate of development is demonstrated. In addition, during the nuclear physical property operation, the nuclear superposition, the dynamic control of the skeleton structure, the possible intervention of the method, the establishment of the specific period of the nuclear hard and plastic operation, and the preliminary realization of the method. 3) Analysis of the relationship between nuclear physical properties and physiological functions of early embryos: analysis of development techniques, nuclear physical properties, nuclear membrane composition, nuclear dynamics, and developmental energy of early embryos. The results, structure and physical properties of the nucleus are the same as those of the new generation. The results of this study are as follows:

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