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大規模生体バイオイメージングのための要素技術開発

計画研究

研究領域共鳴誘導で革新するバイオイメージング
研究課題/領域番号 15H05948
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

宮脇 敦史  国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, チームリーダー (80251445)

研究分担者 牧 昌次郎  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (20266349)
小松 直貴  国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (30737440)
下薗 哲  国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 研究員 (40391982)
阪上 朝子  国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 研究員 (90462689)
濱 裕  国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 専門職研究員 (30261796)
研究期間 (年度) 2015-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
241,930千円 (直接経費: 186,100千円、間接経費: 55,830千円)
2019年度: 46,410千円 (直接経費: 35,700千円、間接経費: 10,710千円)
2018年度: 46,540千円 (直接経費: 35,800千円、間接経費: 10,740千円)
2017年度: 46,540千円 (直接経費: 35,800千円、間接経費: 10,740千円)
2016年度: 46,410千円 (直接経費: 35,700千円、間接経費: 10,710千円)
2015年度: 56,030千円 (直接経費: 43,100千円、間接経費: 12,930千円)
キーワードバイオイメージング / 共鳴エネルギ移動 / 細胞周期 / レチノイン酸 / 固定イメージング / 共鳴エネルギー移動 / 個体イメージング / 固体イメージング
研究成果の概要

ミトコンドリア品質コントロールを定量的に可視化する蛍光プローブmito-SRAIを開発し、パーキンソン病の病理診断と治療薬開発に応用した(Cell 2020)。人工基質AkaLumineに合わせて開発した人工酵素Akalucをもとに、新規生物発光システムAkaBLIを開発し、動物個体深部からの発光シグナルを、従来と比べ100~1,000倍の強さで検出した(Science 2018)。細胞周期依存的ユビキチン介在タンパク質分解を多様に改変することで、細胞周期のG1期・S期・G2期をそれぞれ赤・緑・黄の3色で識別するFucci(CA)を開発した(Mol. Cell 2017)。

研究成果の学術的意義や社会的意義

上記いずれの開発技術もバイオイメージングの課題に真正面から取り組んで創り上げたもので各分野における可視化技術を革新した。学術分野における普及はもちろん、産業分野への伝播も意図されている。実際、mito-SRAIは武田薬品工業で創薬ツールとして導入され、AkaBLIは和光純薬で販売されている。他にも顕微鏡球面収差自動補正装置Deep-C(BBRC 2018)はオリンパスと、液相分離の原理に基づく生体分子相互作用検出技術Fluoppi(Sci. Rep. 2017)は医学生物学研究所との共同研究である。

報告書

(6件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (53件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (12件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 5件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 19件、 招待講演 19件) 図書 (2件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (2件)

  • [国際共同研究] University of California, Los Angeles/California Institute of Techonology/MIT(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] MRC/Lancaster University/Univeristy of East Anglia(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Vienna University of Technology/Medical University of Vienna(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Ludwig Maximilians University of Munich/Munich Cluster for Systems Neurology(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] The University of Melbourne(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of California, Los Angeles/California Institute of Technology/MIT(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] MRC/Lancaster University/University of East Anglia(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Vienna University of Technology/Medical University of Vienna(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Ludwig Maximilians University of Munich/Munich Cluster for Systems Neurology(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] The University of Melbourne(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Visualizing and modulating mitophagy for therapeutic studies of neurodegeneration2020

    • 著者名/発表者名
      Katayama H., Hama H., Nagasawa K., Kurokawa H., Sugiyama M., Ando R., Funata M., Yoshida N., Homma M., Nishimura T., Takahashi M., Ishida Y., Hioki H., Tsujihata Y., Miyawaki A.
    • 雑誌名

      Cell

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Voices in methods development2019

    • 著者名/発表者名
      Anikeeva P. et. al.
    • 雑誌名

      Nature Methods

      巻: 16 号: 10 ページ: 945-951

    • DOI

      10.1038/s41592-019-0585-6

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Moments reconstruction and local dynamic range compression of high order superresolution optical fluctuation imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Yi X., Son S., Ando R., Miyawaki A., Weiss S.
    • 雑誌名

      Biomed. Opt. Express

      巻: 10 号: 5 ページ: 2430-2445

    • DOI

      10.1364/boe.10.002430

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] G9a-dependent histone methylation can be induced in G1 phase of cell cycle.2018

    • 著者名/発表者名
      Fukuda M, Sakaue-Sawano A, Shimura C, Tachibana M, Miyawaki A, Shinkai Y.
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 9 号: 1 ページ: 956-956

    • DOI

      10.1038/s41598-018-37507-5

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Whole-Brain Analysis of Cells and Circuits by Tissue Clearing and Light-Sheet Microscopy.2018

    • 著者名/発表者名
      Mano T, Albanese A, Dodt HU, Erturk A, Gradinaru V, Treweek JB, Miyawaki A, Chung K, Ueda HR.
    • 雑誌名

      J. Neurosci.

      巻: 38 号: 44 ページ: 9330-9337

    • DOI

      10.1523/jneurosci.1677-18.2018

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Infrared spectroscopy reveals multi-step multi-timescale photoactivation in the photoconvertible protein archetype dronpa2018

    • 著者名/発表者名
      Laptenok SP, Gil AA, Hall CR, Lukacs A, Iuliano JN, Jones GA, Greetham GM, Donaldson P, Miyawaki A, Tonge PJ, Meech SR.
    • 雑誌名

      Nat. Chem.

      巻: 10 号: 8 ページ: 845-852

    • DOI

      10.1038/s41557-018-0073-0

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A spherical aberration-free microscopy system for live brain imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Ue Yoshihiro、Monai Hiromu、Higuchi Kaori、Nishiwaki Daisuke、Tajima Tetsuya、Okazaki Kenya、Hama Hiroshi、Hirase Hajime、Miyawaki Atsushi
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 500 号: 2 ページ: 236-241

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2018.04.049

    • NAID

      40021394427

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Single-cell bioluminescence imaging of deep tissue in freely moving animals.2018

    • 著者名/発表者名
      Iwano S, Sugiyama M, Hama H, Watakabe A, Hasegawa N, Kuchimaru T, Tanaka KZ, Takahashi M, Ishida Y, Hata J, Shimozono S, Namiki K, Fukano T, Kiyama M, Okano H, Kizaka-Kondoh S, McHugh TJ, Yamamori T, Hioki H, Maki S, Miyawaki A.
    • 雑誌名

      Science

      巻: 359 号: 6378 ページ: 935-939

    • DOI

      10.1126/science.aaq1067

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A dual-ligand-modulable fluorescent protein based on UnaG and calmodulin.2018

    • 著者名/発表者名
      Shitashima Y, Shimozawa T, Asahi T, Miyawaki A.
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun.

      巻: 496 号: 3 ページ: 872-879

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2018.01.134

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Genetically Encoded Tools for Optical Dissection of the Mammalian Cell Cycle2017

    • 著者名/発表者名
      Sakaue-Sawano Asako、Yo Masahiro、Komatsu Naoki、Hiratsuka Toru、Kogure Takako、Hoshida Tetsushi、Goshima Naoki、Matsuda Michiyuki、Miyoshi Hiroyuki、Miyawaki Atsushi
    • 雑誌名

      Molecular Cell

      巻: 68 号: 3 ページ: 626-640

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2017.10.001

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Genetic visualization of protein interactions harnessing liquid phase transitions.2017

    • 著者名/発表者名
      Watanabe T, Seki T, Fukano T, Sakaue-Sawano A, Karasawa S, Kubota M, Kurokawa H, Inoue K, Akatsuka J, Miyawaki A.
    • 雑誌名

      Science Report

      巻: 7 号: 1 ページ: 46380-46380

    • DOI

      10.1038/srep46380

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] The evolution of new frontiers in bioimaging technology with naturally luminescent proteins that has decoded the regulatory logic of space and time in biological events2019

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyawaki
    • 学会等名
      Resonance Bio International Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cruising inside cells2019

    • 著者名/発表者名
      宮脇敦史
    • 学会等名
      第6回板橋オプトフォーラム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Interplay between Light and Life 光と生命との相互作用2019

    • 著者名/発表者名
      宮脇敦史
    • 学会等名
      Tokyo Breast Cancer Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Genetically encoded luminescent tools for life sciences2019

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyawaki
    • 学会等名
      EMBO | EMBL Symposium: Seeing is Believing
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Genetically encoded tools for brain studies2019

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyawaki
    • 学会等名
      IBRO 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Visualization of retinoic acid gradients2019

    • 著者名/発表者名
      下薗哲
    • 学会等名
      第57回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] RAome - omics of RA2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Shimozono
    • 学会等名
      Resonance Bio International Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Unraveling mTORC1 activity dynamics and its biological roles in cell cycle progression2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Komatsu
    • 学会等名
      Resonance Bio International Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visualization of Homeostatic Disturbances in Space2019

    • 著者名/発表者名
      Asako Sakaue-Sawano
    • 学会等名
      Resonance Bio International Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] AkaBLI: An all-engineered bioluminescence system for highly sensitive in vivo imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Iwano
    • 学会等名
      Resonance Bio International Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Luminescent protein applications in research, medicine, and bioengineering2019

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyawaki
    • 学会等名
      The 9th BRI International Symposium on Visualization of brain network and function
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cruising inside cells-A graduate fantasy at IPR in the 80’s-2018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyawaki
    • 学会等名
      大阪大学蛋白質研究所創設60周年記念国際シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光と生命2018

    • 著者名/発表者名
      宮脇敦史
    • 学会等名
      第39回日本炎症・再生医学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Genetically encoded tools based on luminescent proteins2018

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyawaki
    • 学会等名
      WCP2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cruising inside the cells2017

    • 著者名/発表者名
      宮脇敦史
    • 学会等名
      第90回日本薬理学会年会
    • 発表場所
      長崎ブリックホール(長崎県長崎市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cruising inside cells: New Fluorescent Probes and New Perspectives in Bioscience2017

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyawaki
    • 学会等名
      2017 SGP Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Genetically encoded tools for brain analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyawaki
    • 学会等名
      a KIBM symposium on imaging the brain
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Genetically encoded tools based on fluorescent proteins2017

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyawaki
    • 学会等名
      EMBL Symposia on Seeing is Believing
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fluorescent protein applications in research, medicine, and bioengineering2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyawaki
    • 学会等名
      International conference on Labeling & Nanoscopy
    • 発表場所
      Heidelberg, Germany
    • 年月日
      2016-10-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 巡航分子スパイ2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyawaki
    • 学会等名
      第3回京都大学-稲盛財団合同京都賞シンポジウム
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-07-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fluorescent Protein2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyawaki
    • 学会等名
      19th International Symposium on Bioluminescence & Chemiluminescence
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-06-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Flourescent Protein Technologies for Neurosciences2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyawaki
    • 学会等名
      The Thirty-Seventh Annual W. Alden Spencer Award and Lecture
    • 発表場所
      New York, USA
    • 年月日
      2015-10-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Genetically encoded tools for brain analysis2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyawaki
    • 学会等名
      EMBL symposium on Seeing is Believing - Imaging the Processes of Life, invited speaker
    • 発表場所
      Heidelberg, Germany
    • 年月日
      2015-10-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Visualizing developmentally programmed endoreplication in mammals and drug-induced cell cycle modulation using ubiquitin oscillators2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyawaki
    • 学会等名
      EMBO Cell Cycle Workshop 2015
    • 発表場所
      Budapest, Hungary
    • 年月日
      2015-09-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cruising Inside X2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miyawaki
    • 学会等名
      PicoQuant to hold 21st International Single Molecule Workshop
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 年月日
      2015-09-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 組織の透明化技術. 生体の科学2017

    • 著者名/発表者名
      濱裕、日置寛之、並木香奈、星田哲志、黒川裕、宮脇敦史
    • 総ページ数
      94
    • 出版者
      生体の科学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 脳透明化技術の現状と今後の発展 ―ScaleS法に焦点を当てて―2017

    • 著者名/発表者名
      日置寛之、濱裕、孫在隣、黄晶媛、並木香奈、星田哲志、黒川裕、宮脇敦史
    • 総ページ数
      42
    • 出版者
      日本薬理学雑誌
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 共鳴誘導で革新するバイオイメージング

    • URL

      https://reso.m.ehime-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Resonance Bio International Symposium2019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Symposium in the 92nd annual meeting of the JBS2019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-07-02   更新日: 2023-03-16  

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