Member

加藤 孝信

  • PI
東京大学 大学院医学系研究科
助教
Research Areas
生物物理学, 発生生物学, 細胞生物学
Keywords
先進的光学顕微鏡, 光操作, 繊毛, メカノバイオロジー, 初期発生

研究概要

細胞はどのようにして力学情報を感知して生体機能を制御しているのだろうか？一次繊毛は「細胞のアンテナ」として知られ、細胞における重要なメカノセンサーの一つです。しかし、繊毛の直径はわずか約200 nmであるため、繊毛を介した機械的信号の研究は技術的な制約によって困難を伴います。この課題を克服するために、私は様々な先進的光学顕微鏡を開発してきました。私は一分子イメージングの分野の出身であり、これらの技術を細胞小器官レベルに適応することで、3次元マニピュレーション顕微鏡やひずみの超解像顕微鏡技術といった独自の顕微鏡を開発し、初期胚発生における左右軸決定において一次繊毛を介した力学情報の役割を解明しました。現在は、繊毛を介した力学情報と生体機能の連関を明らかにするため、独自の顕微鏡技術にAIなどの最新技術を組み合わせることにより、世界トップレベルの力学情報顕微鏡の開発を進めています。

経歴

2014年に学習院大学物理学科を首席で卒業後、同大学の西坂崇之研究室において3次元マニピュレーション顕微鏡の開発を開始。同時に、日本学術振興会特別研究員(DC2)として理化学研究所の濱田博司研究室と共同研究を開始。3次元マニピュレーション顕微鏡の開発とその気管繊毛への応用の研究で、学習院大学において2019年に博士(理学)を取得。その後、濱田博司研究室に研究員として移動し、2021年からは基礎特別研究員として初期胚発生における左右軸決定において一次繊毛を介した力学情報の役割を解明。2023年に東京大学医学系研究科岡田康志研究室に助教・東京大学特別研究員として着任。

関連業績

  • Function of nodal cilia in left-right determination: Mechanical regulation in initiation of symmetry breaking
    Takanobu A. Katoh
    Biophysics and Physicobiology
    DOI: 10.2142/biophysico.bppb-v21.0018
  • BMP4 regulates asymmetric Pkd2 distribution in mouse nodal immotile cilia and ciliary mechanosensing required for left–right determination
    Takanobu A. Katoh, Tim Lange, Yoshiro Nakajima, Kenta Yashiro, Yasushi Okada, Hiroshi Hamada
    Developmental Dynamics
    DOI: 10.1002/dvdy.727
  • Optical microscopic imaging, manipulation, and analysis methods for morphogenesis research
    Takanobu A. Katoh, Yohsuke T Fukai, Tomoki Ishibashi
    Microscopy
    DOI: 10.1093/jmicro/dfad059
  • Immotile cilia mechanically sense the direction of fluid flow for left-right determination
    Takanobu A. Katoh, Toshihiro Omori, Katsutoshi Mizuno, Xiaorei Sai, Katsura Minegishi, Yayoi Ikawa, Hiromi Nishimura, Takeshi Itabashi, Eriko Kajikawa, Sylvain Hiver, Atsuko H. Iwane, Takuji Ishikawa, Yasushi Okada, Takayuki Nishizaka, Hiroshi Hamada
    Science
    DOI: 10.1126/science.abq8148
  • Biophysical Analysis of Mechanical Signals in Immotile Cilia of Mouse Embryonic Nodes Using Advanced Microscopic Techniques
    Takanobu A. Katoh, Toshihiro Omori, Takuji Ishikawa, Yasushi Okada, Hiroshi Hamada
    Bio-protocol
    DOI: 10.21769/BioProtoc.4715
  • Angle change of the A-domain in a single SERCA1a molecule detected by defocused orientation imaging
    Takanobu A. Katoh, Takashi Daiho, Kazuo Yamasaki, Stefania Danko, Shoko Fujimura, Hiroshi Suzuki
    Scientific Reports
    DOI: 10.1038/s41598-021-92986-3
  • Role of Ca2+ transients at the node of the mouse embryo in breaking of left-right symmetry
    Katsutoshi Mizuno, Kei Shiozawa, Takanobu A. Katoh, Katsura Minegishi, Takahiro Ide, Yayoi Ikawa, Hiromi Nishimura, Katsuyoshi Takaoka, Takeshi Itabashi, Atsuko Iwane, Junichi Nakai, Hidetaka Shiratori, Hiroshi Hamada
    Science Advances
    DOI: 10.1126/sciadv.aba1195
  • Three-dimensional tracking of microbeads attached to the tip of single isolated tracheal cilia beating under external load
    Takanobu A. Katoh, Koji Ikegami, Nariya Uchida, Toshihito Iwase, Daisuke Nakane, Tomoko Masaike, Mitsutoshi Setou, Takayuki Nishizaka
    Scientific Reports
    DOI: 10.1038/s41598-018-33846-5