キーワード:蛍光生体イメージング、システム生物学、細胞生物学、病理学、がん、炎症
概要
:
分子生物学の勃興と隆盛は、細胞内情報伝達系を司るきわめて多くの分子を同定し、その流れは今も続いています。
その結果、きわめて詳細かつ複雑な情報伝達系のマップが作成されるに至りました。
しかし、このマップは多くの場合、分子という点と分子間相互作用という線で結ばれたものであり、量的質的情報や時空間情報を欠落しています。
多くの研究者の努力により蓄積されたこのマップに生命の息吹を吹き込むためには、量的質的情報や時空間情報をパラメータとして与えた計測データに基づく数理モデルを構築する必要があります。
同様のことは個体や組織レベルの研究でもいえるでしょう。遺伝学的手法により多くの重要な疾患関連遺伝子が同定され、その分子生物学的性質は明らかにされてきました。
しかし、組織レベルではこれらの分子の活性がどのように変化しているのかはほとんど明らかにされていません。
わたしたちは、分子活性を生きた細胞で測定できる蛍光タンパク質の基づくバイオセンサーを多数作成し、さらにそられらのバイオセンサーを発現するトランスジェニックマウスを作製して、
生きた個体で分子活性をリアルタイムに観察する系を世界に先駆けて樹立しました。
この私たちだけが持っている技術で、誰も見たことがない現象の発見とその理解を目指しています。
私たちの研究戦略
: 私たちの研究室は、がん遺伝子の研究から開始し、1990年代にはCrkがん遺伝子情報伝達系に関連するいくつかの分子を発見しました。
C3G (Crk SH3-binding guanine nucleotide exchange factor)、DOCK180 (Downstream of Crk, 180 kDA protein)に代表される低分子量Gタンパク質活性化因子が代表的なものです。
その後、2001年に世界初のがん遺伝子の活性を可視化する蛍光バイオセンサーRaichuを開発し、以降、数十種類の蛍光バイオセンサーを作りました。
そして、バイオセンサーの高感度化と細胞や個体での安定した発現をさせることに成功し、2012年にはトランスジェニックマウスの開発にも成功しています。
これらのバイオセンサーとトランスジェニックマウスが研究室の技術的核心部となっています。
- 細胞の心を読む: 細胞も人間と同じように、喜怒哀楽の状態をもっています。
我々は蛍光バイオセンサーを発現するトランスジェニックマウスを二光子励起顕微鏡を使って生きたまま観察することにより、
細胞の「心」”を読み、細胞がどうして活性化されるのか、その以上がなぜ病気を引き起こすのかを明らかにします。
- 細胞を操作する: 観察結果から必ず「それはきっとこういうことだ」という仮説が出てきます。
それを証明するには外から細胞を操作して期待する結果が得られることを示さないといけません。この目的のために、生きた組織で細胞を操作するためのツールを開発しています。
- 生きた組織で病気を観察する: 蛍光バイオセンサーを発現するトランスジェニックマウスを二光子顕微鏡で観察すると、様々な病気のときに、さまざまな細胞が驚くような表情を見せます。
新しい眼鏡で、先人が見たこともないことを見つけよう、という探索プロジェクトです。たとえば皮膚組織で細胞増殖刺激が花火状に伝搬する現象を見出してSPREADと命名しました。
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