研究概要
細胞膜は細胞外からの刺激を取捨選択し、細胞の運命決定を行う最初のインターフェースである。細胞の機械特性(細胞表面張力)は重要な表現型であると同時に、細胞分化やガン化、老化といった様々な生命現象の制御に関わっている。また、個体発生や組織の再構築において精巧な構造を形成するには、細胞同士の細胞間張力と細胞自身の細胞表面張力の制御が重要である。しかし、細胞の機械特性を制御する分子機構には未解明な点も多く、組織形成における細胞集団の力学的な秩序を構成する、機械特性と遺伝子発現の因果関係や相互作用については未だに明らかではない。そこで我々は、これまで技術的に困難であった細胞表面張力と遺伝子発現を 1 細胞解像度かつ大規模に統合解析する新規手法として、ELASTomics法を開発する。ELASTomicsは、オリゴヌクレオチドで標識した高分子をナノポアエレクトロポレーションと呼ばれる方法で細胞内に輸送しすることで、細胞表面の力学状態をシーケンシングにより評価する測定方法である。本プロジェクトでは、このELASTomics法を特徴的な形状変化を示すオルガノイドや組織に適用することで、組織形成における細胞集団ダイナミクスの分子メカニズムを明らかにする。
経歴
2015年、京都大学工学部卒業。2020年、京都大学大学院工業化学科合成・生物化学専攻にて博士号を取得。その後、理化学研究所新宅マイクロ流体工学理研白眉研究チーム(新宅博文研究室)でポスドク研究員として研究を行い、2022年より理化学研究所基礎科学特別研究員(SPDR)となる。
関連業績
- The mechanosensitive ion channel PIEZO1 promotes satellite cell function in muscle regeneration.
Kotaro Hirano, Masaki Tsuchiya, Akifumi Shiomi, Seiji Takabayashi, Miki Suzuki, Yudai Ishikawa, Yuya Kawano, Yutaka Takabayashi, Kaori Nishikawa, Kohjiro Nagao, Eiji Umemoto, Yasuo Kitajima, Yusuke Ono, Keiko Nonomura, Hirofumi Shintaku, Yasuo Mori, Masato Umeda, Yuji Hara
Life Science Alliance 6(2) e202201783-e202201783 (2022)
DOI: https://doi.org/10.26508/lsa.202201783 - Extreme deformability of insect cell membranes is governed by phospholipid scrambling.
Akifumi Shiomi, Kohjiro Nagao, Nobuhiro Yokota, Masaki Tsuchiya, Utako Kato, Naoto Juni, Yuji Hara, Masayuki X. Mori, Yasuo Mori, Kumiko Ui-Tei, Motohide Murate, Toshihide Kobayashi, Yuri Nishino, Atsuo Miyazawa, Akihisa Yamamoto, Ryo Suzuki, Stefan Kaufmann, Motomu Tanaka, Kazuya Tatsumi, Kazuyoshi Nakabe, Hirofumi Shintaku, Semen Yesylevsky, Mikhail Bogdanov, Masato Umeda
Cell Reports 35(10) 109219-109219 (2021)
DOI: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109219 - Changes in the physicochemical properties of fish cell membranes during cellular senescence.
Akifumi Shiomi, Kohjiro Nagao, Hisae Kasai, Yuji Hara, Masato Umeda
Bioscience, biotechnology, and biochemistry 84(3) 583-593 (2020)
DOI: https://doi.org/10.1080/09168451.2019.1695576 - Cell surface flip-flop of phosphatidylserine is critical for PIEZO1-mediated myotube formation.
Masaki Tsuchiya, Yuji Hara, Masaki Okuda, Karin Itoh, Ryotaro Nishioka, Akifumi Shiomi, Kohjiro Nagao, Masayuki Mori, Yasuo Mori, Junichi Ikenouchi, Ryo Suzuki, Motomu Tanaka, Tomohiko Ohwada, Junken Aoki, Motoi Kanagawa, Tatsushi Toda, Yosuke Nagata, Ryoichi Matsuda, Yasunori Takayama, Makoto Tominaga, Masato Umeda
Nature communications 9(1) 2049-2049 (2018)
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-018-04436-w