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Ultra-wide field 3D fluorescence imaging for all cell analysis in cultured cell sheets

Research Project

Project/Area Number 21H01843
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Taro Ichimura  大阪大学, 先導的学際研究機構, 特任准教授(常勤) (50600748)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中村 友哉  大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (70756709)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000)
Keywordsバイオイメージング / 蛍光顕微鏡 / 培養細胞シート / 光学 / 蛍光イメージング / 広視野 / 三次元
Outline of Research at the Start

人工細胞シートの発生原理の基礎的理解を進めるための観察ツールとして、1センチメートルを越える広い視野内で全細胞の分布・動態を蛍光イメージングする手法を開発する。研究代表者がこれまでに開発してきた広視野細胞イメージング法に、新規提案の照明系・結像系を組み合わせることで、組織内の深部に至る細胞の分布および動態観察を実現する。原理検証、性能評価したのち、実際に人工細胞シート計測に応用展開する。

Outline of Final Research Achievements

In recent years, regenerative medicine using iPS cells has made progress, but our understanding of the process of tissue formation is insufficient, partly due to a lack of imaging technology. To address this issue, this study was undertaken to develop a new imaging method that enables three-dimensional observation of all cells in a cell sheet. Specifically, we proposed a oblique incidence light-sheet fluorescence microscope that combines a wide-field imaging method and a computer-generated hologram technique, established a technique to selectively excite specific planes in a sample, and demonstrated its potential for life science and regenerative medicine.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

細胞シートのように薄くて広い組織の三次元イメージングに適した蛍光イメージング技術を開発し、生命科学者に提供することで、細胞シートの形成メカニズムの理解を進め、高効率な細胞シート作成の技術革新を誘導できる。また、細胞生物学やシステム生物学など、生物学の複数の領域において、多細胞システムと単細胞間の関係を、スケール階層を跨いで理解するための研究スキームを提供することが期待できる。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (28 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 14 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Volumetric trans-scale imaging of massive quantity of heterogeneous cell populations in centimeter-wide tissue and embryo2024

    • Author(s)
      Ichimura Taro、Kakizuka Taishi、Sato Yuki、Itano Keiko、Seiriki Kaoru、Hashimoto Hitoshi、Itoga Hiroya、Onami Shuichi、Nagai Takeharu
    • Journal Title

      eLife

      Volume: -

    • DOI

      10.7554/elife.93633.1

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Strength in numbers: Unleashing the potential of trans-scale scope AMATERAS for massive cell quantification2024

    • Author(s)
      Ichimura Taro、Kakizuka Taishi、Sato Yuki、Fujioka Yoichiro、Ohba Yusuke、Horikawa Kazuki、Nagai Takeharu
    • Journal Title

      Biophysics and Physicobiology

      Volume: 21 Issue: Supplemental Pages: n/a

    • DOI

      10.2142/biophysico.bppb-v21.s017

    • ISSN
      2189-4779
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  • [Journal Article] 細胞画像ビッグデータによるバイオDX2023

    • Author(s)
      市村垂生, 糸賀裕弥, 垣塚太志, 大浪修一, 永井健治
    • Journal Title

      光アライアンス

      Volume: 34 Pages: 48-52

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  • [Journal Article] Volumetric trans-scale imaging of massive quantity of heterogeneous cell populations in centimeter-wide tissue and embryo2023

    • Author(s)
      Ichimura Taro、Kakizuka Taishi、Sato YuKi、Itano Keiko、Seiriki Kaoru、Hashimoto Hitoshi、Itoga Hiroya、Onami Shuichi、Nagai Takeharu
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: -

    • DOI

      10.1101/2023.08.21.553997

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      市村垂生, 垣塚太志, 橋本均, 永井健治
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      Volume: 52 Pages: 322-331

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      市村垂生, 糸賀裕弥, 垣塚太志, 大浪修一, 永井健治
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      市村垂生, 垣塚太志, 永井健治
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      Ichimura T.、Kakizuka T.、Horikawa K.、Seiriki K.、Kasai A.、Hashimoto H.、Fujita K.、Watanabe T. M.、Nagai T.
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      Scientific Reports

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 16539-16539

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      10.1038/s41598-021-95930-7

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      Pan Xiuxi、Chen Xiao、Nakamura Tomoya、Yamaguchi Masahiro
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      Optics Express

      Volume: 29 Issue: 23 Pages: 37962-37962

    • DOI

      10.1364/oe.443181

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  • [Presentation] シンギュラリティ現象を直接観るトランススケールスコープAMATERAS2022

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    • Author(s)
      佐藤 荘
    • Total Pages
      211
    • Publisher
      羊土社
    • ISBN
      9784758104012
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 蛍光イメージング装置2021

    • Inventor(s)
      市村垂生、垣塚太志、永井健治、藤田克昌、橋本均
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人大阪大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2021-104163
    • Filing Date
      2021
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URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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