- 実習テーマ一覧 -
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生体分子システムのデザインと１分子動態計測を体験する
- 配属研究室：
- 細胞動態計測研究グループ
- 研究室主宰者：
- 柳田 敏雄
- 開催場所：
- QBiC棟A棟
- 実習内容：
- 心臓を拍動させる収縮単位システムであるサルコメアのコアとなるミオシンフィラメントを合成する。このフィラメントは高いプログラマビリティを有するDNAオリガミと、運動機能を持つミオシン分子から構成され、蛍光標識することで、その動態をナノメートル分解能で観察することができる。また、我々が開発した世界最小の人工バネであるナノスプリングを用いて、生体分子が力学刺激を受けた時にどのように応答するか１分子イメージングを行う。時間があれば、mRNAの産生を行うRNAポリメラーゼの１分子イメージングも行う。
全反射蛍光顕微鏡を用いた細胞内１分子イメージング解析
- 配属研究室：
- 細胞シグナル動態研究グループ
- 研究室主宰者：
- 上田 昌宏
- 開催場所：
- QBiC棟A棟
- 実習内容：
- 全反射照明はカバーガラス近傍の数百ナノメーターにある蛍光分子のみを励起するため、背景光によるノイズを軽減し、感度良く蛍光分子を観察することができる。このため、全反射照明蛍光顕微鏡を用いれば、生きた細胞膜上に存在する蛍光標識した分子の挙動を１分子レベルで観察し、追跡することができる。この実習では、GPCR型の受容体や膜結合性のシグナル蛋白質を生きた細胞内で1分子レベルで可視化し、その動態の解析を行なう。こうした細胞内１分子イメージング解析を用いた細胞内シグナル伝達研究にふれる機会とする。
ナノバイオプローブによるヒト乳がんの近赤外蛍光イメージング
- 配属研究室：
- ナノバイオプローブ研究チーム
- 研究室主宰者：
- 神 隆
- 開催場所：
- QBiC棟B棟
- 実習内容：
- 近赤外光（波長700-1400 nm）を使った生体蛍光イメージングでは、生きた個体中での細胞動態をそのままの状態（非侵襲）で可視化することができる。実習では、ヒト乳がんを可視化するための抗体修飾蛍光プローブを合成し、プローブ活性を細胞イメージングにより確認する。その後、ヒト乳がん細胞(KPL-4)を移植したヌードマウスを用いて乳がん腫瘍の近赤外蛍光イメージングを体験する。
多細胞生物の発生動態を４次元顕微鏡で観察し解析する
- 配属研究室：
- 発生動態研究チーム
- 研究室主宰者：
- 大浪 修一
- 開催場所：
- 理研神戸
- 実習内容：
- 受精卵が分裂を繰り返して３次元的な多細胞構造を形成する多細胞生物の発生の動態を４次元顕微鏡を用いて観察する。さらに、細胞核や細胞膜をGFP標識した胚を、４次元高速共焦点顕微鏡を用いて撮影する。画像処理を使って、撮影した画像から発生中の細胞核や細胞膜の動態を４次元計測し、発生の動態を定量解析する。
超解像顕微鏡を用いた神経細胞・細胞内小器官のライブイメージング
- 配属研究室：
- 細胞極性統御研究チーム
- 研究室主宰者：
- 岡田 康志
- 開催場所：
- QBiC棟A棟
- 実習内容：
- 2014年、超解像顕微鏡法がノーベル化学賞に輝きました。しかし、3次元超解像顕微鏡による細胞内の高分解能ライブ観察には、まだ世界中で数カ所でしか成功していません。本実習では、皆さんにこの世界最先端の前人未踏の地を散策して貰いたいと思っています。ニューロン、軸索、樹状突起、シナプス、スパイン…あるいは、ミトコンドリア、小胞体(ER)、ゴルジ体、リソソーム、エンドソーム…
これら神経細胞の様々な構造部位や、細胞内小器官の名前は教科書で目にしたり、授業で耳にしたりしたことがあるのではないでしょうか。では、実際に見たことはありますか？
まだ誰も見たことのない、これらの構造の真の姿を、自分自身の目で見てみたいと思いませんか？
１細胞の遺伝子発現状態を可視化する
- 配属研究室：
- 一細胞遺伝子発現動態研究ユニット
- 研究室主宰者：
- 谷口 雄一
- 開催場所：
- QBiC棟A棟
- 実習内容：
- １細胞内で発現している約十数種のmRNA分子を同時に可視化する実験を行い、１細胞内の遺伝子発現ネットワークの振る舞いを理解する。測定には１分子蛍光顕微鏡を用い、これにより１つ１つの細胞の各種mRNAの分子数のカウンティングを行う。１細胞の複雑な状態性を多要素のつながりとして理解するシステム論的アプローチを体験する。
核酸のデジタル計測を体験しよう
- 配属研究室：
- オミックス動態研究ユニット
- 研究室主宰者：
- 城口 克之
- 開催場所：
- QBiC棟A棟
- 実習内容：
- ヒトの身体（腸内や皮膚など）には、約１００兆個の細菌が“共生”していると考えられています。環境中にも細菌はたくさんいます。これらの細菌において、イメージングやデジタルＰＣＲなどを行い、菌種を決める重要な遺伝子について解析します。また、次世代シークエンサを用いたデジタル計測法や、次世代シークエンサとイメージングを組み合わせた新たな研究などについて、議論を深めます。
コンピュータの中に細胞を作り、顕微鏡シミュレータで観察する
- 配属研究室：
- 生化学シミュレーション研究チーム
- 研究室主宰者：
- 高橋 恒一
- 開催場所：
- QBiC棟A棟
- 実習内容：
- 最新の細胞シミュレーター「E-Cell」を使って、細胞内の分子ひとつひとつの動きから生化学反応経路を組み立てて、様々な細胞のふるまいをシミュレーションします。シミュレーションモデルの作成の基礎、高性能計算機を用いた計算実験の計画と実行、さらに「顕微鏡シミュレータ」を使った結果の可視化までの一連の研究の流れを通じて、細胞モデリングを実際に体験します。予備知識は必要ありません。
進化の軌跡を実験室で解析する
- 配属研究室：
- 多階層生命動態研究チーム
- 研究室主宰者：
- 古澤 力
- 開催場所：
- QBiC棟A棟
- 実習内容：
- 生物システムは、環境の変化に対して柔軟に適応・進化することが可能である。その適応進化のダイナミクスを解析するために、ストレス環境下での大腸菌の進化実験によって得られたストレス耐性株について、マイクロアレイを用いた網羅的発現解析あるいは次世代シーケンサを用いた変異解析を行う。そうしたデータを統合することを通じて、大腸菌がどのような適応進化のメカニズムを持っているか議論する。
脳を透明化し、全細胞を解析する
- 配属研究室：
- 合成生物学研究グループ
- 研究室主宰者：
- 上田 泰己
- 開催場所：
- 阪大生命システム棟
- 実習内容：
- 生命システムの働きを理解するためには生体の基本構成要素である細胞について、どんな種類が、どれだけの数、どこで、どれだけ活性を持っているか、という包括的な情報を得ることが重要です。本コースでは、このための１つのアプローチである動物組織を透明化して直接観察するという画期的な手法を体験します。実習では、マウス脳組織をCUBIC試薬(組織透明化試薬)で処理してシートレーザー顕微鏡で観察し、得られたデータを画像解析ソフトで全細胞解析する一連の流れを実施します。
試験管内自己集合反応
- 配属研究室：
- 無細胞タンパク質合成研究ユニット
- 研究室主宰者：
- 清水 義宏
- 開催場所：
- QBiC棟B棟
- 実習内容：
- 生体高分子の特徴のひとつである自己集合性に着目し、タンパク質の自己集合反応を試験管内で行う。大腸菌に感染するバクテリオファージが持つ遺伝子を、無細胞タンパク質合成システムPURE systemへ投入し、ファージタンパク質の合成およびそれらの自己集合性を観察する。これらのファージタンパク質および遺伝子は自己集合することによって大腸菌に対する感染性を持つファージを形成することから、感染能の有無によって自己集合性の確認を行う。これらの操作を通じて、試験管内でのタンパク質合成を体験する。
マイクロ・ナノ微細加工を体験する
- 配属研究室：
- 集積バイオデバイス研究ユニット
- 研究室主宰者：
- 田中 陽
- 開催場所：
- 阪大生命システム棟
- 実習内容：
- 1 mm以下のマイクロ構造を活用して、これまで難しかった一細胞や一分子を個別に扱い、次世代のバイオや医療技術に貢献するための手法を提供するための微細加工を体験し、デバイスを試作する。具体的には、コンピュータの素子作製などに使われる半導体加工技術である光パターニング技術・フォトリソグラフィー法をベースとし、髪の毛や蚊の針の太さ（10～100 μm）と同じかそれ以下のきわめて細い流路や構造物を基板上に実際に加工し、デバイス技術の基礎となる微細加工技術に関する理解を深める。