三次元蛍光イメージングによる発生初期胚のアトラスの作成とデータベースの構築

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生物の発生において、受精卵から胚が形成される過程はダイナミックな形態の変化を伴う。このような初期胚の形成過程における、細胞の挙動や、遺伝子・蛋白質の時間的・空間的に特異的な発現を追跡することは、発生過程を解析するために重要である。ライトシート型顕微鏡「DSLM」(Digital Scanned Light-Sheet Microscope)では、非常に薄いシート状のレーザー光を試料に照射し、その照射光と直交するCCDカメラで照射層からの蛍光画像を検出する。この特殊な光学系を有するDSLMは、生体試料を傷つけずに深部まで観察でき、胚などの比較的大きな生体試料を丸ごと、ライブイメージングが可能な顕微鏡である。また、様々な角度からの観察が可能で、試料の全体像を三次元画像で捉えることができる。本研究課題では、DSLMを用いて、種々の生物についての測定条件を確立すると共に、様々な発生段階の胚について三次元蛍光像を撮影し、細胞の挙動や、遺伝子発現、組織・器官の形成の様子等をまとめ、アトラスを作成することを目的とする。メダカ胚は、試料をアガロースゲルに包埋して観察するDSLMに適した生物である。また、研究所はメダカバイオリソースプロジェクトの中核機関として、ライブリソースとしてメダカの各種系統を利用者に提供している。各種系統における、変異遺伝子や導入遺伝子等の標的遺伝子の発現の様子が画像で閲覧できれば、その情報量が増加すると考えられる。そこで、種々の遺伝子導入メダカについて、受精後から孵化までの様々な発生過程でサンプリングし、生きたまま、あるいは固定後DSLMの観察試料とした。遺伝子導入メダカの数系統について、胚を固定後、様々な方向から観察し、画像を撮影した。得られた画像データは、MATLAB、ImageJ等の画像解析ソフトを用いて処理し、試料の全体像の三次元画像を構築した。得られた三次元蛍光画像から目的蛋白質の発現の様子の詳細が解析でき、各発生段階におけるその時間的、空間的な発現の様子を胚の全体像として捉えることができ、組織、器官の構造等についても詳細に観察できた。今回、測定条件が確立できたので、今後はアトラスの作成に向けてデータを蓄積していきたい。