| 研究課題/領域番号 |
22K14578
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(機構直轄研究施設) |
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研究代表者 |
堤 元佐 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(機構直轄研究施設), 生命創成探究センター, 特任助教 (60782422)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 蛍光顕微鏡 / 超解像顕微鏡 / 深部イメージング / ３次元超解像 |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題は、既存の光学的アプローチによる超解像顕微鏡法では観察困難な、生体脳深部や腫瘍塊内部で生じる微細な生命現象の可視化を目指し、蛍光強度ゆらぎの空間・時間相関解析に基づく深部３次元超解像観察法の構築を目的とする。
2023年度は、蛍光相関解析による超解像法SRRF（Super-Resolution Radial Fluctiaton）の２光子顕微鏡法への適用について、主著論文をFrontiers in Cellular Neuroscience誌に投稿し、出版された。本論文では生体脳深部における２光子超解像観察を実証しており、本研究課題の根幹となる。同論文では２次元でのSRRF法適用を実証したが、引き続き３次元での適用のための検討を進めている。
一方で、今年度、SRRF法の原著者らによって、改良型SRRF法（eSRRF）の論文が出版された（Laine et al., Nat. Methods, 2023）。eSRRF法は既存のSRRF法に比べて形態再現における信頼性が向上しており、部分的に３次元での適用にも対応している（専用の多焦平面顕微鏡が必要）。そのため、本研究課題においても、eSRRF法の知見を取り入れることで、３次元超解像観察における信頼性の向上が期待できる。そこで、当該論文の出版後、既存の共焦点顕微鏡、２光子顕微鏡で取得された光学断層像データへのeSRRF法の適用を可能にするため、処理プログラムの改修に取り組んだ。
本研究課題の成果に関して、国内・海外の複数の学術会議に招待され、講演した。また、本課題の当初計画で使用を計画していた、スピニングディスクと液体レンズを組み合わせた３次元高速ボリュームイメージング顕微鏡法についても今年度に実証実験が完了し、Biomedical Optics Express誌にて共著論文が出版された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
上述の通り、本研究の根幹となる生体脳深部における２光子超解像観察、および３次元高速ボリュームイメージング顕微鏡法については今年度に論文を出版することができた。一方で、当初計画時には未発表であったeSRRF法が新たに報告されたことに伴い、３次元への拡張については更なる検討が必要となった。しかしながら、eSRRF法を導入することで、本研究課題の目標である深部３次元超解像観察における形態再現性の信頼性が向上され、当初計画を超える性能を実現できると期待している。
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| 今後の研究の推進方策 |
既存顕微鏡で取得した光学断層像に対する３次元eSRRF法適用のためのプログラム改修については目途が付きつつあり、次年度に実際の脳組織、細胞スフェロイド培養サンプルを用いた実証観察実験を実施する。実証観察に用いるサンプルの調製も継続的に行っており、支障は無い。また、次年度はeSRRF法の課題である、処理後の画像における輝度値の定量性についても改善を検討する計画である。画像解析を専門とする共同研究者と相談しながら、eSRRF法さらに改良し、定量性・形態再現性の高い生体深部３次元超解像観察法の構築を進め、論文化を目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究のベースとなるSRRF法に関する新たな参考論文が今年度に出版された（Laine RF et al., Nature Methods, 2023）。本研究でも同論文で公開されたSRRFの発展手法eSRRFの知見（より超解像再構成画像の信頼性が向上している）を取り込むことで、より信頼性の高い３次元超解像観察を実現できると思われる。そのため、今年度はeSRRF法の導入検討を主に進めた。当初計画の３次元超解像観察の検証・実証実験については、今年度得られた知見を基に次年度に着実に実施する計画であり、それに必要な試薬等消耗品の購入および旅費として残額を次年度に使用する計画である。
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| 備考 |
今年度に発表した２光子SRRF超解像顕微鏡論文に関して、プレスリリースを発表した。
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