論文の概要: Probing and manipulating embryogenesis via nanoscale thermometry and temperature control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2001.02664v1
• Date: Wed, 8 Jan 2020 18:31:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-13 13:14:40.681425
• Title: Probing and manipulating embryogenesis via nanoscale thermometry and temperature control
• Title（参考訳）: ナノスケール温度測定と温度制御による胚発生の探索と操作
• Authors: Joonhee Choi, Hengyun Zhou, Renate Landig, Hai-Yin Wu, Xiaofei Yu, Stephen Von Stetina, Georg Kucsko, Susan Mango, Daniel Needleman, Aravinthan D. T. Samuel, Peter Maurer, Hongkun Park, Mikhail D. Lukin
• Abstract要約: 線虫Caenorhabditis elegans 胚の細胞分裂時期を局所レーザー加熱とナノスケール温度測定の組み合わせで解析・制御する方法を実証した。 線虫C。線虫C. elegansは細胞間通信ではなく個々の細胞によって独立に決定される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.1577995302206565
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Understanding the coordination of cell division timing is one of the outstanding questions in the field of developmental biology. One active control parameter of the cell cycle duration is temperature, as it can accelerate or decelerate the rate of biochemical reactions. However, controlled experiments at the cellular-scale are challenging due to the limited availability of biocompatible temperature sensors as well as the lack of practical methods to systematically control local temperatures and cellular dynamics. Here, we demonstrate a method to probe and control the cell division timing in Caenorhabditis elegans embryos using a combination of local laser heating and nanoscale thermometry. Local infrared laser illumination produces a temperature gradient across the embryo, which is precisely measured by in-vivo nanoscale thermometry using quantum defects in nanodiamonds. These techniques enable selective, controlled acceleration of the cell divisions, even enabling an inversion of division order at the two cell stage. Our data suggest that the cell cycle timing asynchrony of the early embryonic development in C. elegans is determined independently by individual cells rather than via cell-to-cell communication. Our method can be used to control the development of multicellular organisms and to provide insights into the regulation of cell division timings as a consequence of local perturbations.
• Abstract（参考訳）: 細胞分裂のタイミングのコーディネーションを理解することは、発達生物学の分野において際立った問題の一つである。 細胞周期の持続時間のアクティブな制御パラメータは温度であり、生化学反応の速度を加速または減速することができる。 しかし細胞規模での制御実験は、生体適合性温度センサの可用性の限界や、局所温度と細胞動態を体系的に制御する実用的な方法の欠如により困難である。 本稿では,局所レーザー加熱とナノスケール熱測定の組み合わせを用いて,線虫胚の細胞分裂時期を探索し制御する方法を示す。 局所赤外レーザー照明は胚の温度勾配を発生させ、ナノダイアモンドの量子欠陥を用いた生体内ナノスケール温度測定によって正確に測定される。 これらの手法は、細胞分裂を選択的に制御し、2つの細胞段階において分裂順序の反転を可能にする。 線虫c. elegansにおける初期胚発生の細胞周期の相同性は細胞間通信ではなく個々の細胞によって独立に決定されることが示唆された。 この方法は、多細胞生物の発達を制御し、局所摂動の結果として細胞分裂のタイミングを調節するための洞察を与えるのに使用できる。

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