総合研究院 合成生物学研究部門

ストラテジー

顕微細胞工学的技術とバイオインフォマティクスを武器に、ハイブリッド細胞の創成を目指します

1.顕微細胞工学的技術で異種細胞間の細胞融合条件を特定します

従来、細胞融合の実験条件の決定は、試薬の種類や条件を多様に振り、トライアンドエラーを繰り返せねばなりませんでした。この条件決定の迅速化を顕微細胞工学的技術にて達成します。細胞融合の鍵を握るパラメーターである細胞膜レオロジーを、生細胞を用いて測定することは困難でした。そのレオロジーを細胞膜に接触せずに、レーザー誘起表面変位顕微鏡(LISD)により測定します。この各細胞のレオロジー情報を元に、細胞融合条件の迅速決定を行います。

部門メンバー・森作俊紀博士による細胞膜レオロジー解析例:

レーザー誘起表面変位顕微鏡:LISD

レーザー誘起表面変位顕微鏡:LISD

① 1mm2の領域にレーザー光照射

② 非接触に表面変位を誘起

③ 変位量を別の光でモニター

④ パワースペクトル計測

部門メンバー・諸橋賢吾博士による遺伝子発現のネットワーク解析例

LISDパワースペクトルによる単一細胞の粘弾性特性からの識別

LISDパワースペクトルによる単一細胞の粘弾性特性からの識別

参考文献
  1. Morisaku, T and Yui, H.* (2018) Laser-induced surface deformation microscope for the study of the dynamic viscoelasticity of plasma membrane in a living cell. Analyst, 143, 2397-2404.
  2. Morisaku, T., Ishihara, M., and Yui, H.* (2018) Discrimination between normal and cancerous cells from dynamic viscoelastic properties with a laser-induced surface deformation microscope. Anal. Sci., 34, 979-982.
  3. Morisaku, T., Kido, Y., Asai, K., and Yui, H.* (2019) Mechanical properties of the coat protein layer and cortex in single bacillus subtilis spores studied with an atomic force microscope and laser-induced surface deformation microscope. Anal. Sci., 35, 45-48.

2.バイオインフォマティクス技術で、ハイブリッド細胞のゲノム構造、遺伝子発現、エピジェネティクス状態を網羅的に解析します

合成生物学によるハイブリッド細胞の解析には、実験生物学的アプローチだけでなくコンピューターや人工知能(参考文献1)などを用いた情報科学的アプローチが必要となります。ハイブリッド細胞内における異種由来のゲノムの3次元的分布、遺伝子発現のネットワーク解析、エピジェネティクス状態の変化などを解析することで、異種ゲノムの共存・競争・協働状況を解析します。デイープシークエンスにより得られた膨大なデータをバイオインフォマティクス解析により統合解析することで、新たに誕生した細胞の中で何が起こっているか明らかにします。

部門メンバー・諸橋賢吾博士による遺伝子発現のネットワーク解析例

部門メンバー・諸橋賢吾博士による遺伝子発現のネットワーク解析例

松永グループによる3種類のヒストン修飾状態を解析したChIP解析結果

松永グループによるエピジェネティクス状態と遺伝子発現の相関性を調べたChIP-seqとRNA-seqの統合解析結果

松永グループによる3種類のヒストン修飾状態を解析したChIP解析結果

松永グループによるエピジェネティクス状態と遺伝子発現の相関性を調べたChIP-seqとRNA-seqの統合解析結果
参考文献
  1. Kutsuna, N.#, Higaki, T.#, Matsunaga, S.*#, Otsuki, T., Yamaguchi, M., Fujii, H., and Hasezawa, S.(2012) Active learning framework with iterative clustering for bioimage classification. Nature Commun., 3, 1032. #These authors equally contributed to this work.
  2. Ishihara, H.#, Sugimoto, K.*#, Tarr, P. T., Temman, H., Kadokura, S., Inui, Y., Sakamoto, T., Sasaki, T., Aida, M., Suzuki, T., Inagaki, S., Morohashi, K., Seki, M., Kakutani, T., Meyerowitz, E. M., and Matsunaga, S.* (2019) Primed histone demethylation regulates shoot regenerative competency. Nature Commun., 10, 1786 (15 pages). #These authors equally contributed to this work.