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細胞シグナル伝達

細胞シグナル伝達とは、細胞活動を制御、調整する細胞内および細胞間の情報伝達システムを指します。細胞シグナル伝達は、生体組織が、健康状態または疾患状態でどのように機能するかを知るという点から、あらゆる生物科学や医学の研究に関連してきます。さらに、病気を予防する新薬開発や産業分野でのバイオセンサーの開発などにも応用可能です。

蛍光観察、特に共焦点(コンフォーカル)蛍光イメージングや、光学セクショニング、3次元再構築は、細胞や組織内部を観察することで、細胞内や細胞間における研究対象の分子の同定や、その位置確認を可能にする強力な技術です。GFPや化学プローブのような蛍光プローブは、目的となる分子/イオンの観察において中心的な役割を果たします。

ライブセル(生細胞)イメージングでは、シグナル伝達が起こる様子を直接、長期間に渡り観察することができるので、時間的、空間的な継続性を持ったモニタリングが可能です。GFP系統の蛍光プローブの発達は、タンパク質発現のモニタリング、分子の位置確認や追跡、分子間相互作用の同定などを可能にしました。カルシウム結合タンパク質に融合したGFPも、細胞間情報伝達において主要な役割を担うカルシウムシグナル伝達の可視化に利用されます。主なイメージング技術は、多光子アンケージング、FRET、FLIM、TIRF、FRAP、FLIP、BRETなどです。また、複数のプローブを同時に使用し、スペクトルイメージング技術を使って高解像度で画像を取得することもできます。

画像:eGFPを発現する固定したマウス脳神経細胞(撮影ご協力:東京大学大学院医学系研究科・医学部 神経細胞生物学部 近藤誠先生)

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