細胞と疾患の関係に新しい光を当てる(Shining a brighter light on the link between cells and disease)

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2025-12-02 イェール大学

イェール大学の研究チームは、細胞が発する超弱光(バイオフォトン)の発光特性を高精度で測定する新技術を開発し、細胞状態と疾患発症の関係を可視化する新たな手がかりを得た。細胞は代謝活動に伴い極めて微弱な光を放つが、従来技術ではノイズが大きく、光量変化が何を示すのか明確に解釈できなかった。今回の手法では、光子計測の感度と時間解像度を大幅に高め、細胞代謝・酸化ストレス・免疫応答の変化に応じて発光パターンが特徴的に変動することが明らかになった。特に、炎症反応やがん細胞の代謝異常において光子放射が増加または異常化し、細胞機能の破綻と強く連動していた。研究者らは、超弱光の測定が非侵襲的な細胞状態診断の新指標となり得ると指摘し、疾患発症メカニズムの理解、早期診断、創薬など幅広い応用が期待されるとしている。本成果は、細胞レベルでの光と生命現象の関連を明らかにする新しい分野を切り開くものだ。

<関連情報>

顕微鏡ベースのCRISPRスクリーニングプラットフォームは、オルガネラの機能ゲノミクスを可能にし、繊毛生物学を解明します A microscopy-based CRISPR screening platform enables organellar functional genomics and illuminates ciliary biology

Jingbo Sun ∙ Irem Sude Atiş ∙ Stéfany L.L. Empke ∙ Mustafa K. Khokha ∙ David K. Breslow
Developmental Cell  Published:November 20, 2025
DOI:https://doi.org/10.1016/j.devcel.2025.10.015

Graphical abstract

細胞と疾患の関係に新しい光を当てる(Shining a brighter light on the link between cells and disease)

Highlights

  • Development of a pooled CRISPR screening platform for microscopy-based phenotypes
  • An accessible workflow supports live-cell or antibody-based molecular markers
  • Genome-wide and targeted screens reveal novel regulators of primary cilia
  • SMIM27/TZMP1 is a transition zone microprotein needed for ciliogenesis

Summary

Microscopy offers an indispensable technique for visualizing biological processes and for defining cytological abnormalities characteristic of disease. However, combining microscopy with the power of pooled CRISPR screening presents considerable technical challenges, hindering application of systematic genetic analysis to imaging-defined phenotypes. Here, we establish a fluorescence microscopy-based CRISPR screening platform that combines ease of implementation with flexible analysis of live-cell or antibody-based molecular markers, including post-translational modifications. Applying this methodology, we systematically identify regulators of primary cilium structure and function in human cells through targeted and genome-wide screens. We further show that integration of screens focused on distinct ciliary phenotypes yields multi-dimensional profiles that delineate precise gene functions. Among the identified hits, TZMP1 (SMIM27) encodes a microprotein at the ciliary transition zone that is required for ciliogenesis in human cells and for ciliary function in Xenopus embryos. More broadly, our approach provides a technological and conceptual strategy for microscopy-based functional genomics.

医療・健康
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