Imaging of membrane dynamics in specialized differentiated cells by multiphoton super-resolution microscopy

• Project/Area Number: 23790039
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Physical pharmacy
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: HIBI Terumasa 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (50554292)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2012: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2011: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 破骨細胞 / 脂肪細胞 / 小胞輸送 / 蛍光タンパク質 / 多光子顕微鏡 / イメージング / 膜動態 / 膜融合

Research Abstract

In human body, homeostasis is maintained by functions of various specialized differentiated cells. Most of functions are due to vesicular trafficking and membrane fusion. In this work, vesicular trafficking in osteoclasts and adipocytes was analyzed with multiphoton fluorescent 4D microscopy. Additionally, combination of multiphoton microscopy with our previously developed liquid crystal devices realized both high lateral resolution and deep depth-of-field.

Research Products

• [Journal Article] ベクトルビームによるレーザー顕微鏡の超解像化の試み (2013)
  • Author(s): 日比輝正、一本嶋佐理、根本知己
  • Journal Title: 光技術コンタクト Volume: Vol. 51、No.4 Pages: 20-26
• [Journal Article] 超短光パルスレーザーによる非線形光学過程を用いた超解像イメージング (2013)
  • Author(s): 根本知己、川上良介、日比輝正
  • Journal Title: 光アライアンス Volume: Vol.24、No.4 Pages: 10-14
• [Journal Article] 多光子励起レーザー顕微鏡の高深度化・超解像化 (2013)
  • Author(s): 根本知己, 川上良介, 日比輝正
  • Journal Title: レーザー研究 Volume: Vol.41、No.2 Pages: 107-112
  • NAID: 10031154848
• [Journal Article] Visualizing hippocampal neurons with in vivo two-photon microscopy using a 1030 nmpicosecond pulse laser (2013)
  • Author(s): Ryosuke Kawakami, Kazuaki Sawada, Aya Sato, TTerumasa Hibi, Yuichi,Kozawa, Shunichi Sato, Hiroyuki Yokoyama, Tomomi Nemoto
  • Journal Title: Scientific Rep Volume: vol. 3, Article #1014 Issue: 1 Pages: 1014-1014
  • DOI: 10.1038/srep01014
  • NAID: 120005228267
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Confocal and multi-photon laser microscopy using liquid crystal devices and vector beams (2012)
  • Author(s): T. Nemoto, T. Hibi, S. Ipponjima
  • Journal Title: SPIE Newsroom Volume: なし
  • DOI: 10.1117/2.1201211.004549
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 生体深部を可視化する in vivo 多光子励起顕微鏡法 (2012)
  • Author(s): 川上良介、日比輝正、根本知己
  • Journal Title: ドージンニュース Volume: Vol.144 Pages: 123-128
  • URL: http://www.dojindo.co.jp/letterj/144/144.pdf
• [Journal Article] "in vivo"多光子顕微鏡による生体機能のイメージング (2012)
  • Author(s): 根本知己、日比輝正、川上良介
  • Journal Title: 未来材料 Volume: Vol.12、No.7 Pages: 2-4
• [Journal Article] 脳のin vivoイメージング (2012)
  • Author(s): 根本知己、川上良介、日比輝正、青柳佑佳、澤田和明
  • Journal Title: 病理と臨床 Volume: Vol.30、No.7 Pages: 725-731
• [Journal Article] 生体深部の二光子イメージング-その深部化と高解像化の試み- (2012)
  • Author(s): 日比輝正、川上良介、根本知己
  • Journal Title: 血管医学 Volume: Vol.13、No.2 Pages: 123-128
• [Journal Article] 生体深部を可視化するin vivo多光子励起顕微鏡法 (2012)
  • Author(s): 川上良介、日比輝正、根本知己
  • Journal Title: ドージンニュース Volume: 144 Pages: 6-9
• [Journal Article] 多光子励起レーザー顕微鏡を用いた生理機能の非侵襲的生体深部イメージング (2011)
  • Author(s): 根本知己、日比輝正、川上良介
  • Journal Title: ファルマシア Volume: Vol.47、No.8 Pages: 724-728
  • NAID: 110009884964
• [Journal Article] Lateral resolution enhancement of laser scanning microscopy by higher-order radially polarized mode beam (2011)
  • Author(s): Tomomi Nemoto
  • Journal Title: Optics Express Volume: Vol.19, (17) Issue: 17 Pages: 15947-15954
  • DOI: 10.1364/oe.19.015947
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 液晶位相変調素子を用いたベ クトルビームによるレーザー顕微鏡の高解像化 (2013)
  • Author(s): 日比輝正
  • Organizer: 2012年度日本分光学会北海道支部シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学電子科学研究所(北海道札幌市)
  • Year and Date: 2013-03-01
• [Presentation] In vivo two-photon microscopy with a 1030 nm (high-peak-power) picosecond-pulse laser to visualize the cortex and hippocampalpyramidal neurons in H-Line mice (2012)
  • Author(s): Ryosuke Kawakami、Kazuaki Sawada、Aya Sato、Terumasa Hibi、Yuichi Kozawa、Shunichi Sato、Hiroyuki Yokoyama、Tomomi Nemoto
  • Organizer: Society for Neuroscience 2012
  • Place of Presentation: Ernest N. Morial Convention Center(New Orleans, 米国)
  • Year and Date: 2012-10-15
• [Presentation] Simple adaptive optic device for confocal laser scanning microscopy using liquid crystals (2012)
  • Author(s): Ayano Tanabe、Masafumi Yokoyama、Kenji Matsumoto、Makoto Kurihara、Nobuyuki Hashimoto、Terumasa Hibi、Tomomi Nemoto
  • Organizer: Frontiers in Optics
  • Place of Presentation: Rochester Riverside Convention Center(New York, 米国)
  • Year and Date: 2012-10-14
• [Presentation] レーザー共焦点顕微鏡用液晶収差補正素子の開発 (2012)
  • Author(s): 田辺綾乃、横山正史、松本健志、栗原誠、橋本信幸、日比輝正、一本嶋佐理、根本知己
  • Organizer: 日本時計学会マイクロメカトロニクス学術講演会
  • Place of Presentation: 中央大学後楽園キャンパス(東京都文京区)
  • Year and Date: 2012-09-07
• [Presentation] 顕微鏡用液晶収差補正素子の開発とイメージング応用 (2012)
  • Author(s): 田辺綾乃、横山正史、松本健志、栗原誠、橋本信幸、日比輝正、根本知己
  • Organizer: 第37回光学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学生産技術研究所(東京都目黒区)
  • Year and Date: 2012-06-15
• [Presentation] Improvement of the spatial resolution in two-photon microscopy with a vector beam generated by liquid crystal devices (2012)
  • Author(s): Sari Ipponjima、Terumasa Hibi、Yuichi Kozawa、Hibiki Horanai、Aya Sato、Makoto Kurihara、Nobuyuki Hashimoto、Hiroyuki Yokoyama、Shunichi Sato、Tomomi Nemoto
  • Organizer: Focuson Microscopy 2012
  • Place of Presentation: Suntec Singapore International Convention & Exhibition centre(Singapore, シンガポール)
  • Year and Date: 2012-04-02
• [Presentation] 高次径偏光ビームによるレーザー顕微鏡の分解能の向上 (2012)
  • Author(s): 日比輝正、小澤祐市、一本嶋佐理、洞内響、佐藤綾耶、栗原誠、橋本信幸、横山弘之、佐藤俊一、根本知己
  • Organizer: 日本薬学会第132年会
  • Place of Presentation: 北海道大学(北海道札幌市)
  • Year and Date: 2012-03-29
• [Presentation] Observation of PDLCs by SHG laser scanning microscopy using a liquid crystal vector beam generator (2012)
  • Author(s): Ayano Tanabe、Yuka Saito、Makoto Kurihara、Nobuyuki Hashimoto、Yuichi Kozawa、Shunichi Sato、Terumasa Hibi、Tomomi Nemoto
  • Organizer: Photonics West
  • Place of Presentation: Moscone Center(San Francisco, 米国)
  • Year and Date: 2012-01-23
• [Presentation] 2光子顕微鏡によるイメージング技術の高度化 (2012)
  • Author(s): 根本知己、日比輝正、川上良介、一本嶋 佐理、青柳佑佳、澤田和明
  • Organizer: 第1回伊香保BSの会
  • Place of Presentation: 群馬大学昭和キャンパス(群馬県前橋市)
• [Presentation] 液品位相変調素子を利用した レーザー走査型顕微鏡の改良 (2012)
  • Author(s): 日比輝正
  • Organizer: 第2回 vivid workshop
  • Place of Presentation: 瑠璃光(石川県加賀市)
• [Presentation] ベクトルビームの利用 によるレーザー走査型顕微鏡の分解能の向上 (2012)
  • Author(s): 日比輝正、小澤祐市、一本嶋佐理、洞内 響、佐藤綾耶、栗原誠、橋本信幸、横山弘之、佐藤俊一、根本知己
  • Organizer: 定量生物学の会第4回年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学野依記念学術交流館(愛知県名古屋市)
• [Presentation] Simple adaptive optic device for confocal laser scanning microscopy using liquid crystals (2012)
  • Author(s): Ayano Tanabe, Masafumi Yokoyama, Kenji Matsumoto, Makoto Kurihara, Nobuyuki Hashimoto, Terumasa Hibi, Tomomi Nemoto
  • Organizer: Frontiers in Optics 2012
  • Place of Presentation: Rochester Riverside Convention Center(New York, USA)
• [Presentation] In vivo two-photon microscopy with a 1030 nm (high-peak-power) picosecond-pulse laser to visualize the cortex and hippocampal pyramidal neurons in H-Line mice (2012)
  • Author(s): Ryosuke Kawakami, Kazuaki Sawada, Aya Sato, Terumasa Hibi, Yuichi Kozawa, Shunichi Sato, Hiroyuki Yokoyama, Tomomi Nemoto
  • Organizer: Society for Neuroscience 2012
  • Place of Presentation: Ernest N. Morial Convention Center(New Orleans, USA)
• [Presentation] IMPROVEMENT OF THE SPATIAL RESOLUTION IN TWO-PHOTON MICROSCOPY WITH A VECTOR BEAM GENERATED BY LIQUID CRYSTAL DEVICES (2012)
  • Author(s): Sari Ipponjima, Terumasa Hibi, Yuichi Kozawa, Hibiki Horanai, Aya Sato, Makoto Kurihara, Nobuyuki Hashimoto, Hiroyuki Yokoyama, Shunichi Sato, Tomomi Nemoto
  • Organizer: Focus on Microscopy 2012
  • Place of Presentation: Suntec Singapore International Convention & Exhibition centre(Singapore, Singapore)
• [Presentation] 高次径偏光ビームによるレーザー顕微鏡の分解能の向上 (2012)
  • Author(s): 日比輝正、小澤祐市、一本嶋佐理、洞内響、佐藤綾耶、栗原誠、橋本信幸、横山弘之、佐藤俊一、根本知己
  • Organizer: 日本薬学会第132年会
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌市）
• [Presentation] ２光子顕微鏡によるイメージング技術の高度化 (2012)
  • Author(s): 根本知己、日比輝正、川上良介、一本嶋佐理、青柳佑佳、澤田和明
  • Organizer: 第１回伊香保BSの会
  • Place of Presentation: 群馬大学医学部（前橋市）
• [Presentation] 液品位相変調素子を利用したレーザー走査型顕微鏡の改良 (2012)
  • Author(s): 日比輝正
  • Organizer: 第２回vivid workshop
  • Place of Presentation: 瑠璃光（加賀市）
• [Presentation] ベクトルビームの利用によるレーザー走査型顕微鏡の分解能の向上 (2012)
  • Author(s): 日比輝正、小澤祐市、一本嶋佐理、洞内響、佐藤綾耶、栗原誠、橋本信幸、横山弘之、佐藤俊一、根本知己
  • Organizer: 定量生物の会第4回年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学（名古屋市）
• [Presentation] 新規超解像顕微鏡の開発と医学研究への応用 (2011)
  • Author(s): 日比輝正、根本知己
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会ワークショップ
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2011-12-13
• [Presentation] 生細胞観察に適した超解像レーザー走査型顕微鏡の開発 (2011)
  • Author(s): 日比輝正
  • Organizer: 平成23年度日本分光学会生細胞分光部会シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京工業大学すずかけ台キャンパス(神奈川県横浜市)
  • Year and Date: 2011-11-23
• [Presentation] 高次径偏光モードビームを用いたレーザー走査顕微鏡の分解能向上 (2011)
  • Author(s): 小澤祐市、日比輝正、佐藤綾耶、洞内響、栗原誠、橋本信幸、横山弘之、根本知己、佐藤俊一
  • Organizer: 第4回東北大学光科学技術フォーラム
  • Place of Presentation: 東北大学電気通信研究所(宮城県仙台市)
  • Year and Date: 2011-11-16
• [Presentation] ベクトルビームによるレーザー走査型顕微鏡の超解像化 (2011)
  • Author(s): 一本嶋佐理、日比輝正、小澤祐市、洞内 響、佐藤綾耶、栗原誠、橋本信幸、横山弘之、佐藤俊一、根本知己
  • Organizer: 第4回文部科学省「最先端の光の創成を目指したネットワーク研究拠点プログラム」シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋キャッスルプラ ザホテル(愛知県名古屋市)
  • Year and Date: 2011-11-14
• [Presentation] 高次径偏光モードビームを用いたレーザー走査顕微鏡の分解能向上 (2011)
  • Author(s): 小澤祐市、日比輝正、佐藤綾耶、洞内響、栗原誠、橋本信幸、横山弘之、根本知己、佐 藤俊一
  • Organizer: 科学技術振興機構CREST光展開領域報告会
  • Place of Presentation: 大田区産業プラザPiO(東京都大田区)
  • Year and Date: 2011-10-25
• [Presentation] Development of "in vivo" multi-photon and super-resolution microscopy for elucidation of neural activity (2011)
  • Author(s): Ryosuke Kawakami、Terumasa Hibi、Tomomi Nemoto
  • Organizer: Innsbruck Medical University Studentische Seminar
  • Place of Presentation: Innsbruck Medical University(Innsbruck、オーストリア)
  • Year and Date: 2011-10-14
• [Presentation] Development of "in vivo" multi-photon and super-resolution microscopy for elucidation of neural activity (2011)
  • Author(s): Ryosuke Kawakami、Terumasa Hibi、Tomomi Nemoto
  • Organizer: The France-Japan workshop "Bio-inspired approaches: Micro- and Nano-Architectures, Materials & imaging
  • Place of Presentation: IECB(Bordeaux、フランス)
  • Year and Date: 2011-10-11
• [Presentation] ベクトルビームレーザーSHG顕微鏡を用いたPDLCの観察 (2011)
  • Author(s): 田辺綾乃、齋藤友香、栗原誠、橋本信幸、小澤祐市、佐藤俊一、日比輝正、根本知己
  • Organizer: 日本光学会第36回光学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京大学生産技術研究所(東京都目黒区)
  • Year and Date: 2011-07-08
• [Presentation] Improvement of spatial resolution in laser scanning microscopy with higher-order radially polarized beam generated by liquid crystal device (2011)
  • Author(s): Sari Ipponjima、Terumasa Hibi、Yuichi Kozawa、Hibiki Horanai、Aya Sato、Makoto Kurihara、Nobuyuki Hashimoto、Hiroyuki Yokoyama、Shunichi Sato、Tomomi Nemoto
  • Organizer: The 12th RIES-Hokudai International Symposium
  • Place of Presentation: ChateraiseGateaux Kingdom Sapporo(北海道札幌市)
• [Presentation] Development of in vivo multi-photon microscopy for elucidation of neural activity with morphological changes in living mouse brain (2011)
  • Author(s): Ryosuke Kawakami、Terumasa Hibi、Tomomi Nemoto
  • Organizer: The 12th RIES-Hokudai International Symposium
  • Place of Presentation: ChateraiseGateaux Kingdom Sapporo(北海道札幌市)
• [Presentation] 高次径偏光ビームによる超解像イメージング (2011)
  • Author(s): 一本嶋佐理、日比輝正、小澤祐市、洞内 響、佐藤綾耶、栗原誠、橋本信幸、横山弘之、佐藤俊一、根本知己
  • Organizer: 第20回日本バイオイメージング学術集会
  • Place of Presentation: 千歳科学技術大学(北海道千歳市)
• [Presentation] Novel technique to enhance the lateral resolution in laser scanning microsco py for research in life science (2011)
  • Author(s): 日比輝正、根本知己
  • Organizer: 第３４回日本分子生物学会年会(招待講演)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（横浜市）
• [Presentation] Improvement of spatial resolution in laser scanning microscopy with higher-order radially polarized beam generated by liquid crystal device (2011)
  • Author(s): Sari Ipponjima, Terumasa Hibi, Yuichi Kozawa, Hibiki Horanai, Aya Sato, Makoto Kurihara, Nobuyuki Hashimoto, Hiroyuki Yokoyama, Shunichi Sato, Tomomi Nemoto
  • Organizer: 12th RIES-Hokudai International Symposium
  • Place of Presentation: Chateraise Gateaux Kingdom Sapporo (Sapporo, Japan)
• [Presentation] Development of in vivo multi-photon microscopy for elucidation of neural activity with morphological changes in living mouse brain (2011)
  • Author(s): Ryosuke Kawakami, Terumasa Hibi, Tomomi Nemoto
  • Organizer: 12th RIES-Hokudai International Symposium
  • Place of Presentation: Chateraise Gateaux Kingdom Sapporo (Sapporo, Japan)
• [Presentation] 高次径偏光モードビームを用いたレーザー走査顕微鏡の分解能向上 (2011)
  • Author(s): 小澤祐市、日比輝正、佐藤綾耶、洞内響、栗原誠、橋本信幸、横山弘之、根本知己、佐藤俊一
  • Organizer: 第４回東北大学光科学技術フォーラム
  • Place of Presentation: 東北大学電気通信研究所（仙台市）
• [Presentation] 生体脳組織イメージングに適したin vivo多光子顕微鏡の開発 (2011)
  • Author(s): 川上良介、日比輝正、佐藤綾耶、佐藤俊一、横山弘之、根本知己
  • Organizer: 第４回文部科学省「最先端の光の創成を目指したネットワーク研究拠点プログラム」シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋キャッスルプラザホテル（名古屋市）
• [Presentation] ベクトルビームによるレーザー走査型顕微鏡の超解像化 (2011)
  • Author(s): 一本嶋佐理、日比輝正、小澤祐市、洞内響、佐藤綾耶、栗原誠、橋本信幸、横山弘之、佐藤俊一、根本知己
  • Organizer: 第４回文部科学省「最先端の光の創成を目指したネットワーク研究拠点プログラム」シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋キャッスルプラザホテル（名古屋市）
• [Presentation] 高次径偏光モードビームを用いたレーザー走査顕微鏡の分解能向上 (2011)
  • Author(s): 小澤祐市、日比輝正、佐藤綾耶、洞内響、栗原誠、橋本信幸、横山弘之、根本知己、佐藤俊一
  • Organizer: 科学技術振興機構CREST光展開領域報告会
  • Place of Presentation: 大田区産業プラザPiO（東京都大田区）
• [Presentation] Development of "in vivo" multi-photon and super-resolution microscopy for elucidation of neural activity (2011)
  • Author(s): Ryosuke Kawakami, Terumasa Hibi, Tomomi Nemoto
  • Organizer: Innsbruck Medical University Studentische Seminar
  • Place of Presentation: Innsbruck Medical University (Innsbruck, Austlia)
• [Presentation] Development of "in vivo" multi-photon and super-resolution microscopy for elucidation of neural activity (2011)
  • Author(s): Ryosuke Kawakami, Terumasa Hibi, Tomomi Nemoto
  • Organizer: The France-Japan workshop "Bio-inspired approaches : Micro- and Nano- Architectures, Materials & Imaging
  • Place of Presentation: IECB (Bordeaux, France)
• [Presentation] 高次径偏光ビームによる超解像イメージング (2011)
  • Author(s): 一本嶋佐理、日比輝正、小澤祐市、洞内響、佐藤綾耶、栗原誠、橋本信幸、横山弘之、佐藤俊一、根本知己
  • Organizer: 第２０回日本バイオイメージング学会学術集会
  • Place of Presentation: 千歳科学技術大学（千歳市）
• [Presentation] 生細胞観察に適した超解像レーザー走査型顕微鏡の開発 (2011)
  • Author(s): 日比輝正
  • Organizer: 平成23年度日本分光学会生細胞分光部会シンポジウム(招待講演)
  • Place of Presentation: 東京工業大学すずかけ台キャンパス（横浜市）
• [Presentation] 液晶位相変調素子を用いたベクトルビームによるレーザー顕微鏡の高解像化
  • Author(s): 日比輝正
  • Organizer: 2012年度日本分光学会北海道支部シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学電子科学研究所（北海道札幌市）
  • Invited
• [Presentation] レーザー共焦点顕微鏡用液晶収差補正素子の開発
  • Author(s): 田辺綾乃、横山正史、松本健志、栗原誠、橋本信幸、日比輝正、一本嶋佐理、根本知己
  • Organizer: 日本時計学会マイクロメカトロニクス学術講演会
  • Place of Presentation: 中央大学後楽園キャンパス（東京都）
• [Book] (担当範囲:第6.3.2節「2光子蛍光イメージング」) (2013)
  • Author(s): 根本知己、日比輝正、川上良介
  • Publisher: 朝倉書 店、発光の事典(太田信廣ら編)
• [Remarks] 北海道大学電子科学研究所光細胞生理研究分野
  • URL: http://www.es.hokudai.ac.jp/labo/mcb/
• [Remarks] 米国マサチューセッツ工科大学で行われる合成生物学の国際大会であるiGEM(International Genetically Engineered Machine competition)に北海道大学から参加したチームである「iGEMHokkaidoU」の活動に協力し、2011年9月7～8日に札幌市地下歩行空間にて開催されたBio-Artギャラリーに私が撮像した蛍光顕微鏡画像を提供し、一般市民の方々に、美しい蛍光顕微鏡画像をご覧戴くと同時に科学技術や研究について知って戴くことができた。
  • URL: http://2011.igem.org/Team:HokkaidoU_Japan/HumanPractice
• [Remarks] 光細胞生理研究分野（根本研）
  • URL: http://www.es.hokudai.ac.jp/labo/mcb/
• [Remarks]
  • URL: http://www.es.hokudai.ac.jp/labo/mcb/