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A01

革新的蛍光単分子イメージングによるECM－細胞力学的相互作用の解明
Elucidation of Cell-ECM Mechanical Interactions by Using Single-Molecule Imaging in Live Cells

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山城 佐和子 (京都大学 生命科学研究科, 准教授） 

Sawako Yamashiro (Kyoto Univ.)

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細胞内で発生する力は，接着分子インテグリンを介してECMに伝わり，ECMダイナミクスを駆動する重要な要素である．しかし，3次元培養条件下で超解像・分子レベルの高解像度イメージング技術を応用した研究は未だ少なく，細胞とECM線維の力学的相互作用は不明な点が多く残っている．細胞内外の力伝達機構を明らかにするには，高い時空間分解能で分子の動態を直接可視化・定量解析が可能な蛍光単分子スペックル顕微鏡が有効なアプローチである．本研究では，細胞内力によるECMリモデリング機構の解明を目的として，ECM，アクチン細胞骨格，および，接着斑の分子動態定量的解析により細胞内力伝達の分子機構を明らかにする．そのため，分子レベル・リアルタイム可視化計測が可能な蛍光単分子スペックル法を薄層斜光照明法（HILO 照明）蛍光顕微鏡と組み合わせ，3次元培養モデルに応用する．研究代表者が中心となって開発した高精度蛍光１分子イメージングを駆使することで，これまでの解像度を超越したECM−細胞力学的相互作用の解明を目指す．

Cell-generated forces play a crucial role in regulating ECM dynamics by exerting mechanical tension on the ECM through integrin-based cell-ECM adhesions. It is important to understand mechanical interactions between cells and the ECM at the molecular level. However, there are limited studies that have applied super-resolution or high-resolution imaging techniques for the cell-ECM adhesions in a 3D culture condition. Therefore, the mechanical interactions between cells and the ECM in a 3D environment remain largely unknown. Fluorescence Single-Molecule Speckle (SiMS) microscopy is a powerful approach to directly monitor the mechanics linking actin dynamics, cell adhesion and ECM dynamics at the molecular level. In this study, I aim to elucidate cell-ECM mechanical interactions in 3D culture by applying our SiMS microscopy for actin, focal adhesion components and ECM fibers.

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