2022 Fiscal Year Annual Research Report
蛍光イメージングにおける細胞内光学特性の再構築
Publicly Offered Research
| Project Area | Comprehensive understanding of scattering and fluctuated fields and science of clairvoyance |
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| Project/Area Number |
21H05605
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
渡部 匡己 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (70599480)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| Keywords | 生物画像シミュレーション / 細胞シミュレーション / 蛍光イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
蛍光顕微鏡イメージング法は、細胞内小器官や生体分子などの特性や動態を測定するのに、必要不可欠な役割を果たしている。この方法は、GFPなどの蛍光分子を 細胞内の生体分子にタグして観測するため、視覚的に捉えられる要素の分布や動態について計測することを得意としている。しかし、蛍光標識では捉えられない 細胞内領域を構成する要素の分布や動態を解析することはほとんどできていない。また、蛍光標識された生体分子が、どのようにして非観測領域に存在する要素 と相互作用しているのかは、ほとんど明らかになっていない。本研究課題では、蛍光顕微鏡イメージングと細胞モデリングを融合させる枠組みとして「データ同 化」を用いて、細胞内の散乱・揺らぎなどの光学特性の統合的・包括的理解を目指す。本研究課題の研究成果として論文が３／３１付でPhys Rev. Researchに採択された。
リンク：https://journals.aps.org/prresearch/accepted/03075Yb1H4c1658438e20192823495d348e110655（論文の掲載は５月末あたりを予定している。）
主な結果：（１）シゾン細胞の電験画像をインプットのデータとして、細胞内の屈折率分布由来のフラクタル構造を組み込んだ細胞のモデルを構築した。（２）sptPALMシミュレータを実装するのに欠かすことのできない「細胞内屈折率分布を介した強度輸送方程式」を導出し、光が細胞内を伝搬するプロセスのシミュレーションを行なった。（３） 蛍光画像から、細胞内の光学特性（細胞内屈折率分布の揺らぎ、フラクタル次元、散乱係数）を再構築するデモを行なった。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
上記の論文は、３／３１にPhysical Review Researchに採択された。５ー６月中に論文は掲載されると思われる。
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