Live imaging of cell-to-cell communication

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Resonance Biology for Innovative Bioimaging
• Project/Area Number: 15H05949
• 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: Kyoto University
• Principal Investigator: MATSUDA MICHIYUKI 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (10199812)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 隅山 健太 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (00370114) ; 平島 剛志 京都大学, 医学研究科, 講師 (10620198) ; 築地 真也 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40359659) ; 平塚 拓也 京都大学, 医学研究科, 特定講師 (90641639)
• Project Period (FY): 2015-06-29 – 2020-03-31
• Keywords: 蛍光イメージング / 蛍光顕微鏡 / バイオセンサー / 上皮細胞増殖因子

Outline of Final Research Achievements

We have developed many FRET biosensors for protein kinases including ERK, PKA, ROCK, Tak1, AMPK, and so on. Furthermore, we developed transgenic mice expressing these FRET biosensors and observed many organs including skin, lung, platelet, muscle, bladder, and small intestine to visualize cell-to-cell communication. For example, we have shown for the first time that ERK activity in the skin and small intestine fluctuates and that such ERK activation can be propagated to the neighboring cells.

Free Research Field

実験病理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

細胞を構成する多様な分子の活性変化が細胞の機能をそしてひいては個体の機能を制御していることはよく知られている。しかし、技術的な困難性のために、実際に生きた組織で分子活性を顕微鏡レベルの解像度で観察することは極めて難しい。本研究では分子活性を多光子顕微鏡下に観察することで、これまで知られていなかった細胞間コミュニケーションの実態を明らかにする技術基盤を確立した。この技術は、例えば薬剤がどうして効くのかといった健康に直結する問題等に関して、試験管内の知見と個体の反応との大きなギャップを埋める非常に有用な手段を提供する。