オプトジェネティクスを用いたＭｕｓｅ細胞の分化メカニズムの解明

利用光遗传学阐明Muse细胞的分化机制

• 批准号: 15J05551
• 负责人: 五十嵐 敬幸
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J05551/
• 关键词: オプトジェネティクス; 細胞内カルシウム; 小胞体; 筋分化; ステップ関数型オプシン; 遺伝子改変ラット; レポーター系統; カルシウムシグナル; オルガネラ

本研究では、細胞内セカンドメッセンジャーとして機能するカルシウムイオン(Ca2+)を光操作し、活動依存的な多能性幹細胞の分化メカニズム解明を目指した実験を行った。その過程において、高い時空間分解能での細胞内Ca2+ダイナミクス制御を実現するために、細胞内Ca2+ストアとして機能する小胞体に特異的に局在する光遺伝学ツールの開発に成功した。この新規光遺伝学ツールを単能性を有する筋芽細胞株(C2C12)に発現させたところ、(1) 超解像顕微鏡下で小胞体マーカー(KDEL)との共局在が確認でき、細胞膜マーカー(WGA)の発現パターンとは一致しなかった。(2) 蛍光カルシウムインジケーターRhod-FFによってリアルタイムカルシウムイメージングを行ったところ、青色光刺激と同期した赤色蛍光の上昇が確認され、この上昇は細胞外Ca2+非依存的に持続した。しかし、Calcium transport ATPase (SERCA)阻害薬のThapsigargin存在下で頻回光刺激を与えるとこの応答は消失した。(3) パッチクランプ法により、細胞膜発現型チャネルロドプシン(ChR)と小胞体局在型ChR発現細胞の光電流を比較したところ、膜発現型ChRが光刺激と同期して大きな光電流を誘起したのに対し、小胞体ChRでは光電流が流れなかった。上記結果をまとめ、論文として投稿した。また、筋細胞分化における小胞体Ca2+放出の影響を調べた論文を現在準備中である。並行して、光遺伝学研究を推進するために、ステップ関数型オプシンをCre存在下においてユビキタスに発現する遺伝子改変ラットの作製に成功し、解析結果をまとめて論文として発表した(Igarsahi et al., 2018)。

The present study aims to clarify the differentiation of activity-dependent pluripotent stem cells by photomanipulation and activation of Ca2 + in intracellular cells. The successful development of cellular Ca2 +/Ca2 +/Ca The new method of optical transmission has the ability to detect the development of the tendon bud cell line (C2C12), and (1) the development of the cell membrane (WGA) is consistent with the identification of the microcellular structure (KDEL) under the ultra-resolution microscope. (2)The increase of extracellular Ca2 + was confirmed by the blue light stimulation and the red light stimulation Calcium transport ATPase (SERCA) inhibition Thapsigargin in the presence of frequency response light stimulation and response to disappear (3)Comparison of photocurrent between membrane-developing type ChR (ChR) and microcell-developing type ChR (ChR) by photostimulation and photocurrent induced by photostimulation in membrane-developing type ChR. Write down the results and submit the papers. The effect of Ca2 + emission from microsomes on differentiation of muscle cells was investigated. In parallel, the optical genetics research advances, and the results of analysis are presented in this paper (Igarsahi et al., 2018)。

项目成果

Development of novel transgenic rat reporter strains for connectomics/optogenetic studies

开发用于连接组学/光遗传学研究的新型转基因大鼠报告菌株

• 发表时间: 2017
• 作者: Ikeda K;Takahashi M;Sato S;Igarashi H;Ishizuka T;Yawo H;Arata S;Southard-Smith EM;Kawakami K;Onimaru H.;五十嵐敬幸;五十嵐敬幸;五十嵐 敬幸;五十嵐敬幸;五十嵐 敬幸;五十嵐 敬幸;五十嵐 敬幸;Hiroyuki Igarashi
• 通讯作者: Hiroyuki Igarashi

Intervention of the intracellular Ca2+ dynamics by light - light-sensitive myoblasts as in vitro model of sarcomereassembly -

光敏成肌细胞对细胞内 Ca2 动力学的干预作为肌节重组的体外模型 -

• 发表时间: 2016
• 作者: Ikeda K;Takahashi M;Sato S;Igarashi H;Ishizuka T;Yawo H;Arata S;Southard-Smith EM;Kawakami K;Onimaru H.;五十嵐敬幸;五十嵐敬幸;五十嵐 敬幸;五十嵐敬幸;五十嵐 敬幸;五十嵐 敬幸;五十嵐 敬幸;Hiroyuki Igarashi;Hiroyuki Igarashi;五十嵐敬幸;Hiroyuki Igarashi
• 通讯作者: Hiroyuki Igarashi

小胞体Ca2+ダイナミクスの光操作 -光感受性C2C12を用いたSarcomere Assembly研究モデル-

内质网 Ca2+ 动力学的光操纵 - 使用光敏 C2C12 的肌节组装研究模型 -

• 发表时间: 2016
• 作者: Ikeda K;Takahashi M;Sato S;Igarashi H;Ishizuka T;Yawo H;Arata S;Southard-Smith EM;Kawakami K;Onimaru H.;五十嵐敬幸;五十嵐敬幸;五十嵐 敬幸;五十嵐敬幸;五十嵐 敬幸;五十嵐 敬幸;五十嵐 敬幸;Hiroyuki Igarashi;Hiroyuki Igarashi;五十嵐敬幸;Hiroyuki Igarashi;五十嵐敬幸
• 通讯作者: 五十嵐敬幸

オルガネラ・オプトジェネティクス‐細胞内Ca2+ダイナミクスの光制御

细胞器光遗传学 - 细胞内 Ca2+ 动力学的光学控制

• 发表时间: 2017
• 作者: Ikeda K;Takahashi M;Sato S;Igarashi H;Ishizuka T;Yawo H;Arata S;Southard-Smith EM;Kawakami K;Onimaru H.;五十嵐敬幸
• 通讯作者: 五十嵐敬幸

Development of new optogenetic tools to manipulate internal Ca2+ dynamics

开发新的光遗传学工具来操纵内部 Ca2 动力学

• 发表时间: 2016
• 作者: Ikeda K;Takahashi M;Sato S;Igarashi H;Ishizuka T;Yawo H;Arata S;Southard-Smith EM;Kawakami K;Onimaru H.;五十嵐敬幸;五十嵐敬幸;五十嵐 敬幸;五十嵐敬幸;五十嵐 敬幸;五十嵐 敬幸;五十嵐 敬幸;Hiroyuki Igarashi;Hiroyuki Igarashi;五十嵐敬幸;Hiroyuki Igarashi;五十嵐敬幸;五十嵐 敬幸
• 通讯作者: 五十嵐 敬幸