2013 Fiscal Year Annual Research Report
超解像１分子イメージング解析法の開発による細胞分子動態制御のナノ定量
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25291032
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
徳永 万喜洋 東京工業大学, 生命理工学研究科, 教授 (00192659)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 生物物理 / バイオイメージング / 細胞情報・動態 / 超解像顕微鏡 / 生体分子計測 |
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| Research Abstract |
光学顕微鏡における超解像イメージングが、従来にない情報を生命科学の分野にもたらし始めている。しかし、高空間分解能・時間分解能・多色同時観察のいずれかを犠牲にしないといけない難点がある。本研究では、この点を解決すべく、生細胞蛍光１分子顕微鏡法を超解像法へと発展させ、生細胞分子動態の定量に適用し、エントロピーを鍵に“生物らしい分子システム”機構の解明を目的として、次の２項目を行った。
１．超解像１分子イメージングシステム構築。表面観察用の対物レンズ型全反射照明と細胞内部用の薄層斜光照明法を使った１分子イメージング顕微鏡の、局所的試料照明のもたらす低背景高画質特性を生かすべく、１分子イメージング顕微鏡画像を用いる仕様としてイメージングシステム構築を行った。超解像イメージングの画像アルゴリズムとして、個々に分かれた輝点からなる画像に関しては、輝点重心を計算する方法を採用した。輝点に分かれることなく連続となっている通常画像に関しては、フーリエ変換を用いるデコンボリューション法では輝点サイズが元よりも大きくなってしまい不適である。そこで、この難点を克服するフーリエ法によらないアルゴリズムとした。
２．超解像多色同期１分子イメージング解析法の開発。超解像分子動態・相互作用解析において、多色画像間では光学顕微鏡の分解能限界の制約を受けないことを利用するために、上記１の超解像１分イメージング顕微鏡システムに任意の３～４色同期イメージングシステムを組み込んだ。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
生細胞蛍光１分子顕微鏡法を超解像法へと発展させ、生細胞分子動態の定量に適用し、エントロピーを鍵に“生物らしい分子システム”機構を解明するという目的達成のために、本年度の研究計画は、「１．超解像１分子イメージングシステム構築」、「２．超解像多色同期１分子イメージング解析法の開発」の２項目を行うことであった。「１．超解像１分子イメージングシステム構築」に関しては、局所的試料照明のもたらす低背景イメージング法画像を用い、新規アルゴリズム開拓により、超解像１分子イメージングシステムを構築した。「２．超解像多色同期１分子イメージング解析法の開発」に関しては、任意の３～４色同期可視化によるリアルタイム４色同期超解像１分子イメージングシステムによる多色画像を利用できるようにした。いずれも順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．超解像１分子イメージングシステムの改良。これまでに得られた結果を基に、光軸方向走査の高精度化、照明光の均質化、結像系の最適化により、超解像分解能の高解像度化を推進する。顕微鏡制御PCシステムを改良して効率化を進める。超解像定量イメージングのためのアルゴリズムを改良する。
２．超解像多色同期１分子イメージング解析法の開発。上記の改良された多色同期イメージングシステムを用い、生きた細胞における分子位置・分子間距離の定量により、分子動態と分子間相互作用の解析法開発を推進する。
３．生細胞シグナル伝達の超解像１分子イメージング・定量解析
構築したイメージングシステムを用い、連携研究者との共同研究により、シグナル伝達活性化による生細胞の分子動態・分子間相互作用を観察する。Ca系をはじめとするシグナル分子・細胞骨格・転写因子等核内分子と、改変GFP等の多色対応融合タンパク質を、適宜組合せ、細胞に複数種同時発現させ、試料として用いる。
［連携研究者］
東京工業大学・大学院生命理工学研究科 十川久美子 多色蛍光標識分子導入細胞群の構築と観察解析
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Research Products
(16 results)
