脊椎動物 の 全臓器 の 細胞 活動 を 同時 に 画像化 する と,全体 の 循環 が 明らか に なる

科学分野:

• システム生物学
• 生理学
• 神経科学
• 細胞ダイナミクス

背景:

• 生物の生存を理解するには 細胞,臓器,時間尺度における複雑な生理学的相互作用を 解明する必要があります
• 細胞の活動が 身体全体で同時に記録されるのを 制限しています
• カルシウムダイナミクスは様々な生物学的プロセスにおける 細胞活動の重要な代理として機能します

研究 の 目的:

• 脊椎動物の体内のすべての細胞タイプにわたって,二次時間スケールで変化する細胞内ダイナミクスをイメージする方法を開発する.
• 細胞の動態をリアルタイムで記録する
• 細胞生理学と生物学の間のギャップを埋めるため,システム生物学の研究.

主な方法:

• 容量流光顕微鏡,機械学習,細胞変異カルシウムセンサーの統合
• 透明な若いゼブラフィッシュ (Danio rerio) と大人のダニオネラに適用する.
• 超構造的解剖学的文脈のための全身拡張顕微鏡の進歩.

主要な成果:

• 刺激に対する予期せぬ細胞型特有の反応 (例えば,寒さに対するコンドロサイト,ケタミンに対する meninges) の発見.
• 腎臓の脈動波や 多臓器の筋肉の相乗効果といった 臓器規模の現象を明らかにしました
• オプトジェネティクスを用いて全身の血流の再分配と因果的な脳と体の相互作用を把握した.

結論:

• WHOLISTICはシステム生物学の新しいパラダイムを確立し,前例のない全身細胞活動監視を可能にします.
• この方法は,生理学的反応,脳と体の相互作用,および生物の恒常性に関する新しい洞察を明らかにします.
• この技術は基礎研究,病気のメカニズムを理解し,薬の発見に広範囲に及ぶ.