井上 智好

マウス脳深部を遊ぶ

グラント番号：JPMJPR24O1

研究者

井上 智好

研究概要

生命機能の多くは、生体深部の細胞や分子の時間パターンの組み合わせで生じると考えられています。しかし、既存技術では深部細胞機能の計測とシングルセル解像度の光操作による検証は困難です。本研究では計測・操作技術を駆使してIn vivoシングルセル解像度光干渉ファイバーオプトジェネティクス技術を開発し、脳深部の海馬の時系列データを再構成することで時間情報コーディングの概念を検証します。

入江 奈緒子

代謝の操作：ヒト初期胚に学ぶ代謝スイッチの探索

グラント番号：JPMJPR24O2

研究者

入江 奈緒子

研究概要

ヒト妊娠成立の要である着床時、初期胚の代謝システムは酸化的リン酸化から解糖系にダイナミックに切り替わります。本研究は、ヒト多能性幹細胞による着床期胚発生培養モデルを用い、酸化的リン酸化-解糖系の代謝スイッチと代謝物変動の分子制御機構を解析します。この知見を応用し、汎用性の高い代謝変動評価系及び操作法を開発し、着床時ヒト胚発生における代謝変化の役割の解明とその技術応用を目指します。

大石 裕晃

空間交差型エピゲノムによる超微細な転写操作

グラント番号：JPMJPR24O3

研究者

大石 裕晃

研究概要

遺伝子発現量の調節は、転写因子の転写制御領域への結合に加えて、DNAメチル化、ヒストン修飾、高次ゲノム構造などのエピゲノム要素が複雑に関与しています。エピゲノム要素の組み合わせは膨大な数に及びます。これらの組み合わせを効率的に解析するため、蛍光イメージングを用いた空間オミクス技術と独自の生細胞解析技術を融合させます。この基盤技術をもとに新規の空間交差型エピゲノムによる転写操作法の開発を目指します。

小沼 健

表皮細胞による動物性繊維をもちいたハウス建築

グラント番号：JPMJPR24O4

研究者

小沼 健

研究概要

オタマボヤは、ハウスというセルロースを含む袋に棲んでいます。ハウスは海水中の餌を濾過する流路やフィルターをもつ複雑構造です。オタマボヤは、折り畳んだ状態のハウスを分泌して体にまとっており、これを膨らませるとハウスが完成します。このハウスの作り方から、細胞上でセルロース (繊維)をもちいて形を設計する工程を紐解き、「細胞による編み物」「動物性繊維による立体構築」という新しい細胞機能の解明に挑みます。

熊倉 直祐

アプレッソリアを遊ぶ：生物界屈指の膨圧・接着力制御

グラント番号：JPMJPR24O5

研究者

熊倉 直祐

研究概要

炭疽病菌やイネいもち病菌は、アプレッソリアという感染の専門細胞が発生する生物界屈指の膨圧を利用し、植物の硬い細胞表面に穴を穿つことで感染を成立させます。この強力な貫穿力は、膨圧と接着力という二つの物理的な力から成り立ちます。本研究では、私独自のゲノム編集技術およびアプレッソリア解析技術を用いて、膨圧・接着力発生の分子メカニズムを解明し、さらにその知見を基に膨圧・接着力の制御技術を確立します。

粂田 昌宏

音波で実現する革新的な細胞操作への挑戦

グラント番号：JPMJPR24O6

研究者

粂田 昌宏

研究概要

音波が細胞にどのような作用をもたらすのかは、未だ十分に体系立って追究されていない、生命科学の未踏領域です。本研究では、独自に組み立てた細胞音響装置を用いて、様々な音波が細胞にもたらす作用を明らかにするとともに、細胞が異なる音波パターンを「聞き分ける」メカニズムを追究します。また、音波を刺激源とした遺伝子操作や細胞分化操作を達成して、新たな発想の細胞操作技術の開発に挑戦します。

小島 慧一

Opto-GPCRomeの創成

グラント番号：JPMJPR24O7

研究者

小島 慧一

研究概要

G タンパク質共役型受容体（GPCR）は、細胞外からのシグナルを細胞内へと伝達する働きを持ち、広範な生理機能や疾患に関わることが知られています。本研究では、多岐に渡るGPCRシグナルを光で緻密に制御できるプラットフォームを構築し利用することで、GPCRシグナルと生理機能との因果関係を解明する学術分野・Opto-GPCRomeを創成することを目指します。

小杉 貴洋

失われたタンパク質機能を復活・拡張する細胞制御技術の開発

グラント番号：JPMJPR24O8

研究者

小杉 貴洋

研究概要

タンパク質は長い年月をかけて進化した結果、多様な機能を獲得し複雑な生命システムを制御できるようになりました。その進化の間には、一度獲得した酵素機能を失ったタンパク質も多数存在し、それらは「偽酵素」あるいは「擬似酵素」と呼ばれ、未だ謎に包まれています。本研究では、タンパク質構造予測および設計技術を用いて、未知の擬似酵素を探索し改造することにより、細胞を自在に操る新規手法の開発を行います。

齋藤 諒

OMEGA随伴システムの解析とツール開発

グラント番号：JPMJPR24O9

研究者

齋藤 諒

研究概要

CRISPR-Cas9・Cas12の祖先または親戚であるOMEGAシステムはトランスポゾンに隷属するRNA誘導性DNA切断酵素です。ある種のOMEGA遺伝子はその隷属から逃れたことで、皮肉にも活性を失い、生物プロセスにRNA誘導性を付与する形で宿主微生物に再び従属することになりました。こうしたOMEGA随伴システムを系統的に同定し、その機能を明らかにすることで、生物工学ツールへの応用を目指します。

白神 慧一郎

水分子の可視化がもたらす細胞操作：細胞内の水を操る

グラント番号：JPMJPR24OA

研究者

白神 慧一郎

研究概要

水は細胞重量の大半を占めるにもかかわらず，その生命科学的な実態は謎に包まれています． 本研究では，水分子の“状態”を可視化できる顕微鏡を開発することで，水分子が関わる細胞制御機構を明らかにすることを目指します．またそれと同時に，水分子の状態を能動的に操作する技術を探索することで，細胞内水分子の状態制御に基づく革新的な細胞操作を実現するための可能性も追求します．

曽宮 正晴

生体膜融合の操作によって新機能を創発するデザイナー細胞の開発

グラント番号：JPMJPR24OB

研究者

曽宮 正晴

研究概要

細胞は脂質二重膜によって細胞内の区画化を行っています。これまでの研究で、細胞膜同士を融合させる人工タンパク質の作成に成功しました。この人工タンパク質を利用して、細胞膜を制御し、外的刺激に応じてユニークな機能を創発するデザイナー細胞の開発を目指します。細胞膜はあらゆる生物に共通する構造であるため、本研究によって動物・植物・微生物などのデザイナー細胞を作成する共通基盤技術が完成することが期待されます。

茶谷 悠平

非DNA型遺伝情報を自在制御する技術の開発

グラント番号：JPMJPR24OC

研究者

茶谷 悠平

研究概要

DNAではなくタンパク質のアミノ酸配列の中にコードされていた、新たな遺伝情報の自在制御を実現させる、独自の遺伝子操作技術を開発します。タンパク質合成装置リボソームの異常を引き起こす様々な「難翻訳配列」について、特異的に作用する新規の翻訳促進因子を人工進化実験から創出します。本技術から、既存技術では達成できない遺伝子機能制御、タンパク質生産効率向上などを実現し、社会問題の解決に貢献します。

中村 秀樹

細胞の「動き」を遊ぶ“「人工」細胞骨格”の創成

グラント番号：JPMJPR24OD

研究者

中村 秀樹

研究概要

本研究では、生きた細胞内で動作し、重合・脱重合を自在に操作できる「人工」細胞骨格を開発します。細胞内で「人工」分子モーターと協働して長距離輸送を可能にする「人工」微小管と、細胞内の局所で重合・脱重合を時空間的に操作可能で、重合により物理的力を発生する「人工」アクチンの開発を目指します。それぞれの機能に適合する候補タンパク質をエンジニアリングし、生きた生物個体内で細胞の「動き」の操作を実現します。

比嘉 毅

オルガネラ及び膜タンパク質局在光操作技術の開発

グラント番号：JPMJPR24OE

研究者

比嘉 毅

研究概要

光合成の場として知られ、植物特異的オルガネラである葉緑体が、光に応じて運動する「葉緑体光定位運動」に着目した研究を行ないます。主要制御因子であるフォトトロピンやCHUP1自身の光による細胞内局在変化の重要性が指摘されており、その制御機構の解明を目指します。同時に、得られた知見を応用し、葉緑体以外の任意のオルガネラ局在を光で操作する技術や、任意の膜タンパク質局在を光で操作する技術の開発を目指します。

福田 昌弘

『光膜輸送学』-光による膜輸送の自在制御への挑戦

グラント番号：JPMJPR24OF

研究者

福田 昌弘

研究概要

光遺伝学は、光で特定の細胞の機能を操作する技術であり、約20年前の光駆動型イオンチャネルの発見に端を発します。近年では神経科学などの基礎生物学分野のみならずヒトの疾患治療にも応用されるなど、光遺伝学は現代の生物学を支える基盤技術のひとつである一方で、その適用範囲はいまだ限定的です。本研究では、新規に発見した光受容体タンパク質を出発点に独自ツールを開発することで、新しい光遺伝学分野を開拓します。

三浦 夏子

細胞の代謝を操作するMETA body制御ツールの開発

グラント番号：JPMJPR24OG

研究者

三浦 夏子

研究概要

解糖系酵素群が低酸素条件下で細胞質に形成するタンパク質集合体は、出芽酵母で研究が進んでおり、様々な疾患との関連も指摘されています。一方で、代謝酵素集合体の形成・離散を直接的に制御する手法が存在しないため、酵素集合体の生物学的な意味はほとんど未解明です。本研究では解糖系酵素の集合体を精密かつ自在に制御できるツールを複数の生物種について構築することで、細胞・組織・個体における機能の解明を目指します。