| 研究領域 | 散乱・揺らぎ場の包括的理解と透視の科学 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05605
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 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 / 細胞モデリング / データ同化 / アポトーシス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究課題を４年計画で記した。最初の２年では、「sptPALM観測の際に、細胞内オルガネラの不均一な分布や歪んだ構造が、ミトコンドリア膜上のBak分子の動態計測に、どのくらい影響及ぼすのかを定量的に評価」することを目標として、主に「I. 細胞モデルの構築」と「II. 超解像蛍光顕微鏡シミュレーションの実装」を計画している。残りの２年で、「III. 動的なデータ同化の実装」と「IV. データ同化の評価と実蛍光画像への適用」を計画している。
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| 研究実績の概要 |
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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| 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。
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| 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。
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