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新規蛍光偏光イメージング法の確立と細胞生物学的応用

研究課題

研究課題/領域番号 20H03412
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分48010:解剖学関連
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

寺田 純雄  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (00262022)

研究分担者 川岸 将彦  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (60323606)
齊藤 健太  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 講師 (60374659)
佐藤 啓介  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (60644044)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円)
キーワード蛍光偏光 / 細胞骨格 / 細胞学 / 顕微分光法
研究開始時の研究の概要

我々の開発した新規蛍光標識技術を発展させ、従来不可能であった汎用性の高い蛍光偏光イメージングを実現する。同標識法により細胞内蛍光偏光イメージングをサブマイクロメートルスケール・ミリ秒単位の空間・時間スケールで実現する環境を開発・整備し、先駆けとなる応用成果を挙げることを目指す。具体的には細胞内蛍光偏光イメージングに至適化した顕微鏡セットアップと、汎用性と信号強度を強化した標識プローブを開発する。これらにより解明の進んでいない細胞骨格動態のその場観察を行い、その制御機構の解明を目指す。

研究成果の概要

蛍光偏光の利用により、生体分子の向きと位置の両者について、1分子レベルの詳細な解析を可能となる。私たちは蛍光偏光を利用した観察のための新規標識手法の開発に成功し、細胞骨格を標的とするプローブを作成し、その細胞生物学的有用性を検討した。特にアクチンに対するプローブにより、ヒトデの卵母細胞における、従来知られていなかった広域的なアクチン関連構造の動態を発見することに成功した。またプローブの改良、多色化により、プローブの汎用化の基盤形成にも成功した。並行して顕微鏡側の改変、改良も実施している。

研究成果の学術的意義や社会的意義

新規開発に成功した標識法は、本研究計画の成果である多色化等の改良により、汎用性が向上し、将来的に蛍光偏光を利用した生命科学領域におけるイメージングや計測の応用可能性が拡張された。また、細胞骨格分子を標的とした私たちのグループの応用例の成果から明らかなように、学術的意義を有する知見の蓄積が期待できる。細胞生物学、生物物理学、発生生物学の他、基礎生命科学から蛍光計測を利用する応用生命科学まで、広範囲の応用成果が見込まれ、その社会的意義は大きい。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件) 備考 (3件) 産業財産権 (2件) (うち外国 2件)

  • [国際共同研究] ウッズホール海洋生物学研究所/CZ Biohub(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] ウッズホール海洋生物学研究所(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] ウッズホール海洋生物学研究所(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of nanobody-based POLArIS orientation probes enabled multi-color/multi-target orientation imaging in living cells2021

    • 著者名/発表者名
      Nakai Nori, Sato Keisuke, Tani Tomomi, Kawagishi Masahiko, Ka Hiromasa, Saito Kenta, Terada Sumio.
    • 雑誌名

      BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS

      巻: 565 ページ: 50-56

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.05.088

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] POLArIS, a versatile probe for molecular orientation, revealed actin filaments associated with microtubule asters in early embryos2021

    • 著者名/発表者名
      Sugizaki A, Sato K, Chiba K, Saito K, Kawagishi M, Tomabechi Y, Mehta S, Ishii H, Sakai N, Shirouzu M, Tani T, Terada S
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci USA

      巻: 118 号: 11

    • DOI

      10.1073/pnas.2019071118

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Development of POLArIS, a versatile probe for multi-color/multi-target orientation imaging in living cells.2022

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Sato, Nori Nakai-Kadowaki, Ayana Sugizaki, Kazuyoshi Chiba, Kenta Saito, Masahiko Kawagishi, Yuri Tomabechi, Shalin B. Mehta, Hirokazu Ishii, Naoki Sakai, Hiromasa Ka, Mikako Shirouzu, Tomomi Tani, Sumio Terada.
    • 学会等名
      Cell Bio 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Expanded repertoire of POLArIS, a versatile fluorescent probe for molecular orientation.2022

    • 著者名/発表者名
      Nori Nakai, Keisuke Sato, Tomomi Tani, Masahiko Kawagishi, Hiromasa Ka, Kenta Saito, Sumio Terada.
    • 学会等名
      Biophysical Society 66th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 蛍光色や偏光方向を選択可能な汎用的分子配向プローブ Nanobody-based POLArIS の開発2022

    • 著者名/発表者名
      中井-門脇 紀, 佐藤 啓介, 谷 知己, 川岸 将彦, 夏 博正, 齊藤 健太, 寺田 純雄
    • 学会等名
      第 60 回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 分子配向プローブ Nanobody-based POLArIS の開発と、それによる多色/多標的の分子配向イメージング2022

    • 著者名/発表者名
      門脇(中井)紀, 佐藤 啓介, 谷 知己, 川岸 将彦, 夏 博正, 齊藤 健太, 寺田 純雄
    • 学会等名
      第 74 回日本細胞生物学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ユ ニバーサル分子配向プローブ POLArIS の開発と生細胞内アクチン動態解析への応用2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤 啓介, 杉﨑 綾奈, 千葉 和義, 齊藤 健太, 川岸 将彦,Shalin B. Mehta, 白水 美香子, 谷 知己, 寺田 純雄
    • 学会等名
      第 74 回日本細胞生物学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Nanobody を利用した蛍光偏光ライブイメージングのためのプローブ Nanobody-based POLArIS の開発2022

    • 著者名/発表者名
      中井 紀, 佐藤 啓介, 谷 知己, 川岸 将彦, 夏 博正, 齊藤 健太, 寺田 純雄
    • 学会等名
      第 127 回 日本解剖学会総会・全国学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 生体分子の配向を可視化する蛍光プローブの開発と応用2022

    • 著者名/発表者名
      寺田 純雄
    • 学会等名
      一般社団法人レーザー学会学術講演会 第 42 回年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ユニバーサル分子配向プローブ POLArIS の開発と細胞骨格動態解析への応用2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤 啓介, 杉﨑 綾奈, 千葉 和義, 齊藤 健太, 川岸 将彦, Shalin B. Mehta, 白水 美香子, 谷 知己, 寺田 純雄
    • 学会等名
      生体運動研究合同班会議
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] EXPANDED REPERTOIRE OF POLArIS, A VERSATILE FLUORESCENT PROBE FOR MOLECULAR ORIENTATION.2022

    • 著者名/発表者名
      Sumio Terada他
    • 学会等名
      The 66th Biophysical Society Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonobodyを利用した蛍光偏光ライブイメージングのためのプローブNonobody-based POLArISの開発2022

    • 著者名/発表者名
      中井紀ほか
    • 学会等名
      第127回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ユニバーサル分子配向プローブPOLArISの開発と細胞骨格動態解析への応用2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤啓介ほか
    • 学会等名
      生体運動研究合同班会議
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 生体分子の配向を可視化する蛍光プローブの開発と応用2022

    • 著者名/発表者名
      寺田純雄
    • 学会等名
      日本レーザー学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛍光偏光で見る細胞皮層アクチンの配向ダイナミクス2022

    • 著者名/発表者名
      谷知己ほか
    • 学会等名
      生体運動研究合同班会議
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 論文賞授賞講演2021

    • 著者名/発表者名
      寺田純雄
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] F-actin特異的分子配向プローブPOLArISactの開発と評価2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤啓介、杉﨑綾奈、齊藤健太、Shalin B. Mehta、白水美香子、谷知己、寺田純雄
    • 学会等名
      第128回日本解剖学会総会・全国学術集会/第98回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ヒトデ初期発生の有糸分裂においてアクチン線維は微小管星状体と関連して放射状に伸長する2021

    • 著者名/発表者名
      杉﨑綾奈、佐藤啓介、千葉和義、川岸将彦、寺田純雄
    • 学会等名
      第128回日本解剖学会総会・全国学術集会/第98回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 新規汎用蛍光偏光プローブPOLArISの開発とライブイメージングへの応用2021

    • 著者名/発表者名
      寺田純雄
    • 学会等名
      第128回日本解剖学会総会・全国学術集会/第98回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 英文誌"Microscopy"が選ん だ顕微鏡ホットトピック Genetically encoded orientation probes for F-actin for fluorescence polarization microscopy.2020

    • 著者名/発表者名
      中井紀、寺田純雄
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第63回シンポジウム顕微鏡オンラ インフォーラム2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] TMDU Research Activities 2021-2022

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=6V5Y59CUZV0

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 新規蛍光顕微観測を実現する蛍光標識技術ポラリス法の開発

    • URL

      https://www.tmd.ac.jp/press-release/20210312_1/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] POLArIS, a versatile probe...

    • URL

      https://www.tmd.ac.jp/english/press-release/20210312_1/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] 抗原結合タンパク質と蛍光タンパク質または蛍光標識されるタグタンパク質との融合タン パク質2021

    • 発明者名
      寺田純雄:佐藤啓介:中井紀:齊藤健太:川岸将彦
    • 権利者名
      寺田純雄:佐藤啓介:中井紀:齊藤健太:川岸将彦
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 抗原結合タンパク質と蛍光タンパク質または蛍光標識されるタグタンパク質との融合タン パク質2021

    • 発明者名
      寺田純雄:佐藤啓介:中井紀:齊藤健太:川岸将彦
    • 権利者名
      寺田純雄:佐藤啓介:中井紀:齊藤健太:川岸将彦
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 外国

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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