Construction of a chemical model of cell motility

细胞运动化学模型的构建

基本信息

批准号：
22K18685
负责人：
豊田太郎
金额：
$ 4.16万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究課題は、走化性をもつ遊走性単細胞生物の化学モデル（ここでは人工バクテリアと呼ぶ）を創出することを目的とする。原始細胞が進化の過程でどのように駆動力を得て、走化性という高次機能を獲得してきたかという未解明の謎に対し応募者は、細胞生物学的手法とは相補的に、構成的アプローチとして、素性のわかった有機分子の水中での構造形成と反応の時間発展に立脚した人工バクテリアをつくり、これが実験室進化によって走化性を獲得する時空間発展を計測技術と分析技術を駆使して明らかにすることを着想した。一年目は、人工バクテリアをその場観察するための進化リアクターのプロトタイプ作製および画像解析法の開発に従事した。人工バクテリアは進化リアクター内部で動き回ることから、形態をとらえるために共焦点レーザー走査型蛍光顕微鏡で観察すると、各断面像で位置ずれがおこるために、位置ずれを補正して3次元イメージ構築をする必要がある。そのために、人工バクテリアに見立てたジャイアントベシクルのマイクロ流体デバイスの捕捉構造（特に厚み方向）について精査するとともに、位置連れのある各断面像を修正して3次元イメージ像を構築できるプログラムを開発した。機械学習と転移学習によってジャイアントベシクルの各断面像の中心位置を把握・学習させ、その後にデコンボリューション法を組み込んだ3次元イメージ構築プログラムを自作することで、それらを補正した球形のジャイアントベシクルの3次元イメージ像を取得することができた。

该研究主题旨在为趋化，迁移的单细胞生物创建一个化学模型（以下称为人造细菌）。响应不清楚原始细胞在进化过程中如何获得驱动力并获得趋化性的高阶功能的不清楚的奥秘，并获得了趋化性的高阶功能，申请人被认为是一种组成型方法，是对细胞生物学方法的补充，以根据水结构形成和测量有机分子在水中的发展和反应来创建人工细菌，以阐明水，并阐明了Spatio spatio spatio spatio spatio spatio spatio spatiio技术。在第一年，我参与了原始观察人造细菌原位观察的原型和图像分析方法的发展。由于人造细菌在进化反应器内部移动，因此使用共聚焦激光扫描荧光显微镜观察以捕获形态时，有必要纠正位置偏差并构建3D图像，因为当每个横截面图像中使用共焦激光扫描荧光荧光显微镜观察到每个横截面图像中发生偏差。为此，我们已经仔细检查了与人造细菌相似的巨型囊泡微流体设备的捕获结构（尤其是在厚度方向上），并开发了一个程序，该程序允许校正每个具有位置位置的横截面图像以构造3D图像。通过掌握和学习巨型囊泡的每个横截面图像通过机器学习和传输学习的中心位置，然后创建一个结合了反卷积方法的3D图像构建程序，我们能够获得已校正已校正的球形巨型囊泡的3D图像。