2019 Fiscal Year Final Research Report

The development of fundamental bioimaging technologies for comprehensive understanding

Planned Research

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Project Area	Resonance Biology for Innovative Bioimaging
Project/Area Number	15H05948
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Biological Sciences
Research Institution	Institute of Physical and Chemical Research
Principal Investigator	Atsushi Miyawaki 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)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	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)
Project Period (FY)	2015-06-29 – 2020-03-31
Keywords	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
Outline of Final Research Achievements	Mitophagy removes dysfunctional mitochondria through lysosomal degradation. Thorough investigation of the behaviors and fates of fluorescent proteins inside lysosomes enabled us to develop an indicator for mitophagy. Large-scale image-based high-throughput screening led to the discovery of a hit compound that induces selective mitophagy of damaged mitochondria. In a mouse model of Parkinson’s disease, we found that dopaminergic neurons selectively failed to execute mitophagy that promoted their survival within lesions. We performed directed evolution of firefly luciferase using a red-shifted and highly deliverable luciferin analogue to establish AkaBLI, an all-engineered bioluminescence in vivo imaging system. AkaBLI produced 100 to 1,000-fold brighter emission in vivo than conventional systems, allowing non-invasive visualization of single cells inside deep internal organs of freely moving animals.
Free Research Field	バイオイメージング
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	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。