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組織内全細胞観察を目的とした三次元ライブイメージング法の開発

公募研究

研究領域散乱・揺らぎ場の包括的理解と透視の科学
研究課題/領域番号 21H05590
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅱ)
研究機関大阪大学

研究代表者

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

研究期間 (年度) 2021-09-10 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2021年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
キーワードバイオイメージング / 光学 / 蛍光イメージング / 蛍光顕微鏡
研究開始時の研究の概要

組織発生過程における組織内の全細胞解析・追跡を目的として、三次元散乱体内をサブ細胞分解能でライブ観察できる光学イメージング法の開発を目的とする。とくに1mm以上の組織の三次元観察をターゲットとし、生物学現場で簡便に観察できることを重視する。研究期間内に、iPS細胞の組織発生における細胞分布の変遷のイメージングに応用し、その応用可能性を示したい。

研究実績の概要

本研究では、多細胞システム(組織や個体)内の細胞の分布を3次元的にライブイメージングできる新規光学技術を提案し開発する。近年の細胞生物学では、多細胞システムの動作を個々の細胞単位で理解することが重要な課題となっている。それら研究で重要なツールとなるのが蛍光イメージングによるライブ観察であり、これまで様々なイメージング技術が提案されてきた。本研究では、培養基板上の多細胞システムの3次元イメージングを簡便に行うための技術として、遮光ライトシート照明法を提案し、3次元イメージングを実現するための照明光学系および検出光学系を設計し、その光学特性を検証した。照明系では、シート状に集光した光をガラスプリズムから試料に臨界角に近い角度で入射することで、試料内にシート状の照明ビームを生成する。遮光ビームはガラス試料界面で屈折することにより、試料側で薄く長いビームを形成できる。このシートビームにより面選択的に蛍光分子を励起した。これを検出するために試料上部に配置した検出光学系を励起ビームのシートの角度に一致するように傾けることで、蛍光イメージングした。ビームのz位置と検出光学系の焦点面を一致させながら走査することで、横分解能1.5um、奥行き分解能8um程度での3次元イメージングを達成した。また、本イメージングを実現するために必要な試料ホルダーを独自設計し、簡便にイメージングを実施できる方法を確立した。最終的に、発生生物学のモデル動物の胚の観察に応用し、生物学応用の可能性を実証した。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 9件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Application of the Dynamical Network Biomarker Theory to Raman Spectra2022

    • 著者名/発表者名
      Haruki Takayuki、Yonezawa Shota、Koizumi Keiichi、Yoshida Yasuhiko、Watanabe Tomonobu M.、Fujita Hideaki、Oshima Yusuke、Oku Makito、Taketani Akinori、Yamazaki Moe、Ichimura Taro、Kadowaki Makoto、Kitajima Isao、Saito Shigeru
    • 雑誌名

      Biomolecules

      巻: 12 号: 12 ページ: 1730-1730

    • DOI

      10.3390/biom12121730

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ミクロとマクロを同時に観る! トランススケールスコープAMATERASの構築方法2022

    • 著者名/発表者名
      市村垂生、永井健治
    • 巻
      40
    • ページ
      2302
    • DOI

      10.18958/7131-00005-0000270-00

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 100万以上の細胞を同時観察可能なトランススケールスコープ2022

    • 著者名/発表者名
      市村垂生、永井健治
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 33 ページ: 17-23

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 100万以上の細胞を同時観察可能なトランススケールスコープ2022

    • 著者名/発表者名
      市村垂生 , 永井健治
    • 雑誌名

      画像ラボ

      巻: 33 ページ: 17-23

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Exploring rare cellular activity in more than one million cells by a transscale scope2021

    • 著者名/発表者名
      Ichimura T.、Kakizuka T.、Horikawa K.、Seiriki K.、Kasai A.、Hashimoto H.、Fujita K.、Watanabe T. M.、Nagai T.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 16539-16539

    • DOI

      10.1038/s41598-021-95930-7

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 大視野細胞イメージング技術を基軸とする画像ビッグデータ駆動生物学2023

    • 著者名/発表者名
      市村垂生
    • 学会等名
      第333回研究会『光の日』シンポジウム「光エレクトロニクスの将来Ⅱ」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Seeing dynamics of over-million cells for exploring rare special cells2022

    • 著者名/発表者名
      Taro Ichimura
    • 学会等名
      The 13th International Meeting of the Asian Network of Research Resource Centers (ANRRC2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      市村 垂生
    • 学会等名
      日本生物物理学会第60回年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] トランススケールスコープで見えたもの、これから見えるもの2022

    • 著者名/発表者名
      市村垂生
    • 学会等名
      第31回日本バイオイメージング学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Trans-scale scope for dynamic observation of all cells in a centimeter field of view2022

    • 著者名/発表者名
      Taro Ichimura
    • 学会等名
      第45回日本神経科学大会/第65回日本神経化学会大会/第32回日本神経回路学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ブリルアン散乱で見る細胞の弾性イメージング2022

    • 著者名/発表者名
      市村垂生
    • 学会等名
      第95回日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Trans-scale optical imaging for direct observation of singularity phenomena2021

    • 著者名/発表者名
      Taro Ichimura, Taishi Kakizuka, Takeharu Nagai
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] センチメートル視野で多細胞動態を観るトランススケールスコープ2021

    • 著者名/発表者名
      市村 垂生
    • 学会等名
      レーザ顕微鏡研究会第46回講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 100万を越える細胞集団中の稀少細胞の探索を実現するトランススケールスコープ2021

    • 著者名/発表者名
      市村 垂生
    • 学会等名
      第60回日本生体医工学会大会 2021年6月16日
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] シン・マクロファージ あらゆる疾患を制御する機能的多様性2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤 荘
    • 総ページ数
      211
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      9784758104012
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
  • [産業財産権] 蛍光イメージング装置2021

    • 発明者名
      市村垂生、垣塚太志、永井健治、藤田克昌、橋本均
    • 権利者名
      国立大学法人大阪大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-104163
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-10-22   更新日: 2024-12-25  

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