透過光と散乱光の分離観測を実現する3次元顕微鏡イメージング技術

本年度は、これまでに構築してきた、複数の高周波照明パターンのサイズを投影することにより、試料の散乱の拡がり角度分布を推定する散乱角度特性推定手法の開発に取り組んだ。新型コロナウイルス感染症の影響下のため、本手法について実試料を用いての検証実験は余儀なく制限された状況であったが、細胞等の生体試料の相分離における各組織の構造や機能解析に、本手法を有効に活用できる可能性を見い出すことができた。本手法で推定しようとしている実細胞試料における散乱特性は、他モダリティでも未知であることが判明した。潜在的なたんぱく質の相互作用を発見し、創薬や生物研究に役立てるための解析において、今まで利用されてこなかった散乱特性が、相互作用発見のための重要な手がかりとなり得るという本研究の意義を再確認できた。また、実細胞試料の散乱特性抽出や細胞研究分野における解析の高性能化を進めていく上でも、細胞の特徴量解析は必要不可欠であることがわかった。細胞研究に有効な部位の散乱特性を抽出できるようにするため、細胞特徴量解析として、実細胞試料から複数の画像特徴量抽出を試み、各々の有効性を確認すると共に、注目している複数のたんぱく質を蛍光染色した細胞画像の詳細解析も進めた。Gabor特徴量を用いた解析では、各たんぱく質の時系列ごとの状態間について、あるたんぱく質を抑制した条件下では通常条件と比較して低い相関性が得られる状態関係を抽出でき、理にかなった結果を確認できた。より詳細な分子情報と結び付けられるような特徴量抽出手法、および散乱特性解析手法の改良により、薬剤作用の理解や生物学的発見へつながると期待される。異分野である細胞研究者の方々との研究交流より、蛍光染色を行わない細胞等の顕微鏡観察手法の可能性、および細胞等の機能解析などの新たな方向性に進展できたことも有意義である。

本年度は、これまでに構築してきた、複数の高周波照明パターンのサイズを投影することにより、試料の散乱の拡がり角度分布を推定する散乱角度特性推定手法の開発に取り組んだ。新型コロナウイルス感染症の影響下のため、本手法について実試料を用いての検証実験は余儀なく制限された状況であったが、細胞等の生体試料の相分離における各組織の構造や機能解析に、本手法を有効に活用できる可能性を見い出すことができた。本手法で推定しようとしている実細胞試料における散乱特性は、他モダリティでも未知であることが判明した。潜在的なたんぱく質の相互作用を発見し、創薬や生物研究に役立てるための解析において、今まで利用されてこなかった散乱特性が、相互作用発見のための重要な手がかりとなり得るという本研究の意義を再確認できた。また、実細胞試料の散乱特性抽出や細胞研究分野における解析の高性能化を進めていく上でも、細胞の特徴量解析は必要不可欠であることがわかった。細胞研究に有効な部位の散乱特性を抽出できるようにするため、細胞特徴量解析として、実細胞試料から複数の画像特徴量抽出を試み、各々の有効性を確認すると共に、注目している複数のたんぱく質を蛍光染色した細胞画像の詳細解析も進めた。Gabor特徴量を用いた解析では、各たんぱく質の時系列ごとの状態間について、あるたんぱく質を抑制した条件下では通常条件と比較して低い相関性が得られる状態関係を抽出でき、理にかなった結果を確認できた。より詳細な分子情報と結び付けられるような特徴量抽出手法、および散乱特性解析手法の改良により、薬剤作用の理解や生物学的発見へつながると期待される。異分野である細胞研究者の方々との研究交流より、蛍光染色を行わない細胞等の顕微鏡観察手法の可能性、および細胞等の機能解析などの新たな方向性に進展できたことも有意義である。