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幹細胞化過程の高分解能ライブイメージングを可能にする新規補償光学顕微鏡法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 26711010
研究種目

若手研究(A)

配分区分一部基金
研究分野 生物物理学
研究機関基礎生物学研究所

研究代表者

玉田 洋介  基礎生物学研究所, 生物進化研究部門, 助教 (50579290)

研究協力者 服部 雅之  国立天文台, TMT推進室, 特任助教 (20308208)
早野 裕  国立天文台, 先端技術センター, 准教授 (80390623)
大屋 真  国立天文台, TMT推進室, 特任准教授 (80399287)
三浦 則明  北見工業大学, 工学部, 教授 (30209720)
亀井 保博  基礎生物学研究所, 生物機能解析センター, 特任准教授 (70372563)
村田 隆  基礎生物学研究所, 生物進化研究部門, 准教授 (00242024)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
24,700千円 (直接経費: 19,000千円、間接経費: 5,700千円)
2016年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2015年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2014年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
キーワード補償光学 / ライブイメージング / 顕微鏡 / 画像相関 / 幹細胞 / 植物 / 光学特性
研究成果の概要

生きた細胞や組織の深部を観察すればするほど、生体構造により光が乱れ、像が劣化する。そこで、光の乱れを補正して高解像観察を行う補償光学を応用し、精細なライブイメージングを行うことが本研究の目的である。本研究では、生きた植物細胞による光の乱れを点像分布解析と計算によって解明した。この情報は高精度の補償光学系の設計に不可欠である。また、補償光学に最も重要な波面計測に関して、感度を約25倍向上させるとともに、画像相関法を補償光学系に適用し、精細なライブイメージングを行うことに成功した。これにより、細胞内の広範囲で補償光学系を動作させ、さらに励起光によるダメージも大幅に低減させることが可能となった。

報告書

(5件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 6件、 招待講演 11件) 図書 (1件) 備考 (5件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件) 学会・シンポジウム開催 (3件)

  • [国際共同研究] Chinese Academy of Science(中国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Ecole Normale Superieure(France)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学サンタクルーズ校(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] オックスフォード大学(英国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Artificial testing targets with controllable blur for adaptive optics microscopes2017

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Hattori, Yosuke Tamada, Takashi Murata, Shin Oya, Mitsuyasu Hasebe, Yutaka Hayano, Yasuhiro Kamei
    • 雑誌名

      Optical Engineering

      巻: 56 号: 08 ページ: 080502-080502

    • DOI

      10.1117/1.oe.56.8.080502

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 生組織深部の超解像イメージングへ:光の乱れをアクティブに補正する補償光学2017

    • 著者名/発表者名
      玉田 洋介、早野 裕、亀井 保博、服部 雅之
    • 雑誌名

      顕微鏡

      巻: 52 ページ: 72-76

    • NAID

      130007689236

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 新規補償光学系の開発とその生物顕微鏡への応用2017

    • 著者名/発表者名
      玉田 洋介、服部 雅之
    • 雑誌名

      光学

      巻: 46 ページ: 236-236

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 補償光学による深部イメージング2017

    • 著者名/発表者名
      玉田 洋介、村田 隆、服部 雅之
    • 雑誌名

      生体の科学

      巻: 68 ページ: 410-411

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] The development of an adaptive optics system and its application to biological microscope2016

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Hattori, Yosuke Tamada
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 10021 ページ: 1002106-1002106

    • DOI

      10.1117/12.2246440

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 波面センサーによる密度揺動計測2016

    • 著者名/発表者名
      秋山 毅志、早野 裕、服部 雅之、玉田 洋介
    • 雑誌名

      プラズマ・核融合学会誌

      巻: 92 ページ: 912-916

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 天文学の補償光学で生物の深部を観察2016

    • 著者名/発表者名
      玉田 洋介、早野 裕、服部 雅之
    • 雑誌名

      日経バイオテク

      巻: 2016.6.27 ページ: 37-39

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Adaptive optics microscopy for fine imaging of live plant cells2016

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Tamada, Masayuki Hattori
    • 雑誌名

      SPIE Newsroom

      巻: 9 March

    • DOI

      10.1117/2.1201602.006335

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 葉緑体レーザーガイド星を用いた補償光学ライブイメージング2015

    • 著者名/発表者名
      玉田洋介
    • 雑誌名

      光学

      巻: 44 ページ: 384-390

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 補償光学顕微鏡を用いたライブイメージング2015

    • 著者名/発表者名
      玉田洋介、服部雅之
    • 雑誌名

      光アライアンス

      巻: 26 ページ: 1-7

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 生細胞を通過した光の乱れとそのアクティブ補正による深部イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      玉田 洋介、服部 雅之
    • 学会等名
      第43回レーザ顕微鏡研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 顕微鏡補償光学用波面センシングのための画像前処理2018

    • 著者名/発表者名
      菊池 駿、本間 佑涼、三浦 則明、玉田 洋介、服部 雅之
    • 学会等名
      日本光学会北海道学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 天体観測に用いる補償光学を応用した新規生細胞イメージング法の確立2017

    • 著者名/発表者名
      玉田 洋介、服部 雅之
    • 学会等名
      第11回NIBBバイオイメージングフォーラム「光学と生物学の融合によって切り拓く新しいバイオイメージング」
    • 発表場所
      岡崎カンファレンスセンター(愛知県岡崎市)
    • 年月日
      2017-02-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Investigation and correction of optical disturbance caused by living plant cells2017

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Tamada, Masayuki Hattori
    • 学会等名
      OSJ - OSA Joint Symposia 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Adaptive optics: Towards deep imaging of living cells by active correction of optical disturbance2017

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Tamada
    • 学会等名
      The 55th annual meeting of The Biophysical Society of Japan
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Adaptive optical imaging through complex living plant cells2017

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Tamada
    • 学会等名
      Biomedical Imaging and Sensing Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of correlation-based adaptive optics for microscopic observation2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Honma, Noriaki Miura, Yosuke Tamada, Masayuki Hattori
    • 学会等名
      24th Congress of the International Commission for Optics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 補償光学:光の乱れを補正して生物の深部を観察2017

    • 著者名/発表者名
      玉田 洋介、服部 雅之
    • 学会等名
      第33回日本DDS学会学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 顕微鏡用補償光学系ソフトウェアの開発と動作実験2017

    • 著者名/発表者名
      本間 佑涼、三浦 則明、玉田 洋介、服部 雅之
    • 学会等名
      第52回応用物理学会 北海道支部/第13回日本光学会 北海道支部 合同学術講演会
    • 発表場所
      北見工業大学(北海道北見市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] シャック・ハルトマンセンサーの拡張による分子生物学的揺らぎとプラズマ揺動の計測2016

    • 著者名/発表者名
      秋山 毅志、稲垣 滋、玉田 洋介、服部 雅之、村田 隆、 亀井 保博、野中 茂紀、大屋 真、早野 裕
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会 Optics & Photonics Japan 2016
    • 発表場所
      筑波大学東京キャンパス(東京都文京区)
    • 年月日
      2016-11-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] すばる望遠鏡から顕微鏡へ:細胞の運命転換過程の精細なin vivoイメージングを可能にする補償光学顕微鏡2016

    • 著者名/発表者名
      玉田洋介
    • 学会等名
      第339回 細胞工学研究会講演会
    • 発表場所
      島根大学(島根県松江市)
    • 年月日
      2016-02-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Adaptive optics microscopy for high resolution imaging of the stem-cell formation in plants2016

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Tamada, Masayuki Hattori
    • 学会等名
      International Symposium on Optical Memory 2016
    • 発表場所
      Kyoto Research Park (Kyoto, Kyoto, Japan)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The development of an adaptive optics system and its application to biological microscope2016

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Hattori, Yosuke Tamada
    • 学会等名
      SPIE conference: Optical Design and Testing VII
    • 発表場所
      Beijing International Convention Center (Beijing, China)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Adaptive optics microscopy: Towards high resolution imaging of the fertilization in living plants2016

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Tamada, Masayuki Hattori
    • 学会等名
      JSAP-OSA Joint Symposia 2016, The 77th JSAP Autumn Meeting
    • 発表場所
      Toki Messe (Niigata, Niigata, Japan)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 補償光学顕微鏡による生きた細胞の高解像観察2016

    • 著者名/発表者名
      玉田 洋介
    • 学会等名
      フォトニクス技術フォーラム 第1回光情報技術研究会
    • 発表場所
      大阪科学技術センター(大阪府大阪市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物内部で起きる受精の可視化への挑戦:補償光学顕微鏡による高解像観察2015

    • 著者名/発表者名
      玉田洋介、服部雅之、早野裕、村田隆、大屋真、野中茂紀、亀井保博、長谷部光泰
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会Optics & Photonics Japan 2015 シンポジウム「次世代イメージング・光利用に向けた三次元補償光学」
    • 発表場所
      筑波大学東京キャンパス(東京都文京区)
    • 年月日
      2015-10-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 細胞のなかの揺らぎを通して見る生命の仕組み2015

    • 著者名/発表者名
      玉田 洋介
    • 学会等名
      第2回学術講演会「高解像光学が切り開く天文学と生物学の新たな地平~原始銀河の深宇宙探査から細胞ライブイメージングまで~」
    • 発表場所
      岩手大学(岩手県盛岡市)
    • 年月日
      2015-02-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 植物の幹細胞化・再生メカニズムを解明する補償光学顕微鏡2015

    • 著者名/発表者名
      玉田 洋介
    • 学会等名
      第90回オプティクス教育研究セミナー
    • 発表場所
      宇都宮大学(栃木県宇都宮市)
    • 年月日
      2015-01-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 天体観測に用いる補償光学を応用した新規生細胞イメージング法の確立2014

    • 著者名/発表者名
      玉田 洋介
    • 学会等名
      第3回NINS Colloquium
    • 発表場所
      ザ・プリンス箱根芦ノ湖(神奈川県足柄下郡)
    • 年月日
      2014-12-01 – 2014-12-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Establishment of adaptive optics microscopy for the single-nucleus live imaging of chromatin modifications in the moss Physcomitrella patens.2014

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Tamada, Masayuki Hattori, Takashi Murata, Yutaka Hayano, Shin Oya, Shigenori Nonaka, Yasuhiro Kamei, Mitsuyasu Hasebe
    • 学会等名
      MOSS2014: The 17th annual moss international conference
    • 発表場所
      Capital Normal University (Beijing, China)
    • 年月日
      2014-09-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] すばる望遠鏡レーザーガイド星補償光学と生体イメージングへの応用2014

    • 著者名/発表者名
      早野 裕、玉田 洋介、服部 雅之、村田 隆、大屋 真、亀井 保博、長谷部 光泰
    • 学会等名
      第23回日本バイオイメージング学会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2014-09-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 波面センサーの高感度化と生物、天文、核融合への新展開2014

    • 著者名/発表者名
      服部 雅之、玉田 洋介、村田 隆、亀井 保博、野中 茂紀、大屋 真、早野 裕、秋山 毅志、木森 義隆
    • 学会等名
      シンポジウムシリーズ2 すばる望遠鏡から顕微鏡へ:次世代三次元補償光学系を用いた生体イメージング・光操作に向けて
    • 発表場所
      国立天文台(東京都三鷹市)
    • 年月日
      2014-08-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 補償光学顕微鏡を用いたライブイメージングの実際と展望2014

    • 著者名/発表者名
      玉田 洋介
    • 学会等名
      シンポジウムシリーズ2 すばる望遠鏡から顕微鏡へ:次世代三次元補償光学系を用いた生体イメージング・光操作に向けて
    • 発表場所
      国立天文台(東京都三鷹市)
    • 年月日
      2014-08-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] 初めてでもできる!超解像イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      玉田 洋介、早野 裕、服部 雅之(共著)
    • 総ページ数
      307
    • 出版者
      羊土社
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 基礎生物学研究所 ウェブサイト(生物進化研究部門)

    • URL

      http://www.nibb.ac.jp/sections/evolutionary_biology_and_biodiversity/hasebe/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
  • [備考] 基礎生物学研究所 生物進化研究部門 ウェブサイト

    • URL

      http://www.nibb.ac.jp/evodevo/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 日本光学会 研究グループ ウェブサイト

    • URL

      http://myosj.or.jp/group/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
  • [備考] 基礎生物学研究所 生物進化研究部門 研究室ウェブサイト

    • URL

      http://www.nibb.ac.jp/evodevo/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書 2014 実績報告書
  • [備考] 基礎生物学研究所 ウェブサイト (生物進化研究部門)

    • URL

      http://www.nibb.ac.jp/sections/evolutionary_biology_and_biodiversity/hasebe/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
  • [産業財産権] 補償光学系及び光学装置2014

    • 発明者名
      服部雅之、玉田洋介、村田隆、亀井保博、長谷部光泰、早野裕、大屋真
    • 権利者名
      自然科学研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 外国
  • [学会・シンポジウム開催] "Beyond the disturbance: High-resolution imaging through turbid living cells and tissues" at Biomedical Imaging and Sensing Conference 20172017

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Super adaptive optics with wave field correction: Toward perfect imaging of the universe and live organisms2016

    • 発表場所
      National Astronomical Observatory of Japan (Mitaka, Tokyo)
    • 年月日
      2016-03-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Organized session at Biomedical Imaging and Sensing Conference 2016 "Adaptive Optics: Pushing the boundaries of deep imaging in living cells and tissues"2016

    • 発表場所
      Pacifico Yokohama (Yokohama, Kanagawa, Japan)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2019-03-29  

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