年会2009定量生物学の要素技術

第一回年会 （セッション4）定量生物学の要素技術

日時

2008/01/12 10:00-12:00 セッション4 (暫定)

企画担当者

• 日比野佳代（理研）

概要

「暫定」
生命現象を定量的に明らかにするためには、現象を構成する要素の種類、濃度（数）、分布及び運動、形態（状態）、また、要素間の反応等に注目し、これらが生命現象の過程で、どの様に時空間的に発展してゆくかを直接測ることが重要です。このセッションでは、定量的に測るために、いかなる努力がなされ、現在どの様なことまで可能になりつつあるかを、第一線で活躍する若手研究者に紹介してもらいます。

プログラム

• 今村 博臣 (大阪大学産業科学研究所)
  
  • 細胞内のATP動態を可視化するためのプローブ開発と計測(仮題)
    

Lohmannによって1929年に発見されて以降，ATPは生体内の高エネルギー物質として注目され，盛んに研究されてきた．ATPの加水分解エネルギーを利用する事で，生物は通常進行しないような化学反応をいとも容易く達成している．現在では，ATPは生体のエネルギー通貨として，筋収縮などはもとより，細胞運動，細胞内輸送，膜を介した物質輸送，生体高分子の合成，代謝反応等々，多種多様な場面で用いられていることが明らかになっている．細胞内ATP濃度は代謝反応速度や細胞の活動に直接影響を与えており，ATPの空間・時間分布そして制御機構を理解する事は細胞の代謝全体を考える上でも重要である．またATPは時として細胞の内外で情報伝達分子としても働いており，近年注目を集めている．
それにもかかわらず，生体内ATPの濃度やその時間的・空間的な分布・変動については理解が進んでいるとは言いがたい．それは従来の手法では，多数の細胞や組織を一旦破壊した後の平均化されたATPを測定していたため，個々の生きた細胞の持つ情報が失われてしまっていたからである．我々はATP合成酵素のεサブユニットと蛍光タンパク質を組み合わせ，FRETタイプの蛍光ATPプローブ（ATeam）を開発した．ATeamはεサブユニットがATPの結合によって大きく構造変化する性質を利用している．また，様々な改変を加える事で低濃度から高濃度まで様々なATP濃度をカバーする一連の改変型プローブも作製した．蛍光ATPプローブを発現させた細胞をイメージングすることによって，ひとつひとつの生きた細胞中のATP濃度変化をリアルタイムに測定することが可能となった．本発表では，蛍光ATPプローブの開発・改良戦略とともにATPイメージングによって得られた知見についても報告する予定である．

• 上野 匡 (東京大学大学院)
  • 細胞内生理活性分子を可視化する有機小分子プローブの開発
    
• 木村 啓志　(東京大学生産技術研究所)
  • MEMS技術を応用した細胞機能測定

要旨：近年，MEMS技術を用いて製作されるマイクロ流体デバイスをバイオ分野へ応用する研究が盛んに行われている．マイクロ流体デバイスは数十ミクロンから数百ミクロンの流路構造を有し，マイクロ空間特有の物理現象を利用することで，高速・高効率な合成・分離などの微量液体操作が可能である．これらの操作を応用して電気泳動分離や遺伝子増幅反応などがマイクロ流体デバイス内で実現されてきた．他方，細胞を用いた実験系への応用として，流路構造による体内環境の毛細血管様の再現や，足場構造を設けることで細胞組織の三次元化を目指す試みも進められてきた．これらの試みは，従来のディッシュやフラスコを用いた培養系に比べ，生体内に近い環境を細胞に提供することを目的としており，確かにマイクロ流体デバイス内部で培養された細胞組織は従来法による培養に比べて細胞活性の向上が認められている．マイクロ流体デバイスには流路構造の他にも送液系や計測系といった機能要素を集積化することが可能であり，次世代の細胞機能解析のためのプラットフォームとして期待されている．本講演では，細胞培養や解析のためのマイクロ流体デバイスの概説をした後に，我々が“Body on-a-chip”をコンセプトに研究開発を進めている臓器細胞集積型のin vitroモデルデバイスを紹介する．