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研究概要

本プロジェクトは、単一細胞→多細胞→個々の器官→多器官連関ネットワーク→個体という多階層システムからなる生体の構築・作動・破綻原理の解明を目的に、統合動態バイオロジーグループ、コンテクストバイオロジーグループ、細胞内小器官恒常性グループの3つの研究グループが有機的な協力体制を形成することで研究プロジェクトを推進しています。

 

統合動態バイオロジーグループ

本研究グループは、単一細胞→多細胞→個々の器官→多器官連関ネットワーク→個体という多階層システムからなる生体の構築・作動・破綻原理の解明をゼブラフィッシュの個体発生とマウスのヒト疾患モデルを用いて研究を展開しています。また、これらの基礎研究を通じて、ある時点での生命活動の状態から将来の状態を予測し、将来の状態を自在に制御できる技術や、ある細胞(群)や器官の状態から他の細胞(群)や器官の状態を推定(予測)できる技術などの開発も行っております。これらの研究により、より効率的で効果的な疾患の診断・予防・先制治療方法の開発を目指しています。 

 

コンテクストバイオロジーグループ

遺伝子の機能は概して文脈—コンテクスト—依存的である。たとえば、癌遺伝子として理解されてきた遺伝子が、別の癌では癌抑制遺伝子として働く、というような現象が例として挙げられる。ところが、ある要素の機能のコンテクスト依存性がどのようにして実現されているのか、という問題の根本にある原理に関しては未だ理解がおよんでいない。これを理解するためには、分子、細胞、臓器レベルで多階層的にかたちづくられるコンテクストの主要な要素を統合的に捉えることが重要である。コンテクストバイオロジーグループでは、多様な生命現象をかたちづくるコンテクストの実体を同定し、それらを統合的に理解することで、最終的にはそれらを意図的に、かつ自在に制御することを目指す。具体的には、マウス、ゼブラフィッシュを用いて、生化学、遺伝学、エピジェネティクス、トランスクリプトーム、バイオインフォマティクス、ライブイメージング、数理モデルなどの手法を有機的に組み合わせることによって、この目標を実現させる。

 

細胞内小器官恒常性グループ

真核細胞において、呼吸鎖によるATP合成やタンパク質分泌、脂質異化などの生命を維持するのに重要な多くの反応は、ミトコンドリアや小胞体、ペルオキシソームといったオルガネラの内部で隔離されて遂行される。それぞれのオルガネラの量は、細胞が必要とする各オルガネラの機能容量に応じて設定されていると考えられる。これまでの細胞生物学では、オルガネラ合成を遂行する分子や仕組みに着目した研究が行われてきたが、オルガネラを適切な量に設定し、その量的恒常性を維持するシステムとしての理解は十分ではなかった。本研究では、細胞によるオルガネラ量制御をシステムとして理解することを目指す。さらに将来的には、このシステムに人為的に介入することで、細胞の運命の制御にチャレンジする。