2017 Fiscal Year Annual Research Report
新規細胞株と画像解析を用いた植物細胞分裂・形態形成における細胞骨格機能の比較解析
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16H04802
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
馳澤 盛一郎 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (40172902)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 植物細胞分裂・形態形成 / 細胞骨格 / 画像定量解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請研究では、シダ植物およびコケ植物において細胞研究の多様な解析ニーズに適した実験細胞株（standard cell line：SCL）を新規に確立し、それらを用いた細胞分裂・形態形成様式の比較解析を行うことで、植物が進化の過程で獲得してきた増殖システムに迫ろうと試みている。具体的には、シダ植物のリチャードミズワラビとコケ植物のゼニゴケに着目し、各植物種において新規の懸濁培養細胞を作成し、分裂増殖の解析に適したSCLの確立を目指す。次に、これらの細胞を用いて細胞骨格などの可視化や独自開発のイメージング画像定量解析を行い、タバコBY-2細胞などのデータと照合することで、被子植物、シダ植物、コケ植物の比較解析を目指している。平成29年度は28年度に引き続き、以下の検討を行った。
１）昨年度に得られたfine cell culture であるSCL候補の cell lineをさらに改良し、より増殖速度や分裂頻度を高めるとともに、細胞形態形成のスタートツールとなる実用的なプロトプラストの作成と培養系の開発を行い、かなり完成度の高い実験系を確立した。
２）細胞分裂時の細胞核（染色体）、微小管などの可視化を目指し、ヒストンやチューブリンとGFPやRFPの融合遺伝子の導入による可視化細胞の作成と蛍光抗体染色の2法により、分裂様式の分裂期を通した経時観察を試みた。前者については未だアグロバクテリウムの感染条件など検討が必要であるが、後者については実用に耐える染色像が得られた。
３）我々が独自に開発した細胞状態の自動判定ツールの応用を試みた。具体的には、BY-2細胞の蛍光および明視野像をもとにして、画像解析ソフトウェアImageJ上の独自に開発したplug-inにより画像特徴を抽出して、教師つき学習を用いた細胞周期の自動分類器を作成しており、これをシダ植物およびコケ植物の細胞の蛍光像および明視野像に応用することを検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要に記載したように全体的には概ね順調に推移していると言える。SCL候補の改良、実用的なプロトプラスト作成と培養法の確立、蛍光抗体染色による細胞分裂装置の観察、画像解析ソフトウェアの試行の各々について見るべき成果があったと言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は以下の点に留意して検討を進めたいと考えている。
１）画像クラスタリング手法を用いたmitosisのイメージング定量解析：顕微鏡による原画像の取得⇒領域画像からの特徴抽出⇒自己組織化マップと機械学習による特徴量選抜⇒判定用特徴量による判定と分類結果を得る。
２）cytokinesisにおける細胞骨格動態の比較解析：イメージング・画像定量解析の手法を独自に開発して、細胞骨格等の動態や細胞形態形成の画像情報処理による解析を行い、被子植物、シダ植物、コケ植物の細胞分裂・形態形成様式の比較解析を行う。
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