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2015年11月 6日 (金)

細胞まるごと三次元画像データの自動解析法を開発-画像処理と数理計算の融合により巨大データを精密に解く新手法ー

2015年11月5日
理化学研究所
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 理化学研究所ライフサイエンス技術基盤
研究センター細胞動態解析ユニットの
清末優子ユニットリーダーと、
光量子工学研究領域画像情報処理
研究チームの横田秀夫チームリーダー、
山下典理男特別研究員、
森田正彦特別研究員らの国際共同
研究グループ※は、最新の高速高解像度
蛍光顕微鏡技術である
「格子光シート顕微鏡[1]」で得られる
膨大な三次元画像データを自動解析する
計算処理技術を開発しました。
 
 その結果、従来のデータ解析法では
捉えることができなかった、細胞分裂時の
微小管の動きを解析することに
成功しました。
 
 細胞の生命現象を理解するには、
生きた細胞内部の微細な構造が
激しく動く様子を捉える必要があります。
 
 国際共同研究グループは2014年に、
細胞内の微小管[2]の伸長を可視化する
EB1-GFP融合タンパク質[3]と、
高速性と高い解像度を備えた
格子光シート顕微鏡を利用し、
細胞分裂時の微小管の動きを
三次元的に追跡しました。
 
 しかし、格子光シート顕微鏡がもたらす
データは膨大で、従来行われていた
研究者の視覚と手作業に頼る分析では、
データを精密に解析できませんでした。
 
 そこで国際共同研究グループは、
これまでに開発してきた
大容量画像処理システムVCAT5[4]と
幾何学的な数理計算処理技術を
組み合わせることで、膨大な画像データの
自動解析法を開発しました。
 
 開発した手法を用いてHeLa細胞[5]の
分裂時の、微小管の伸長開始点や到達点、
伸長の角度等を詳細に解析したところ、
細胞生物学で議論が続いている
非中心体性微小管[6]の存在を
裏付ける結果が得られました。
 
 今後、格子光シート顕微鏡は
細胞分裂研究にとどまらず、
細胞動態解析のための中心的な技術
として広く役立つと期待できます。
 
 本研究は、米国の科学雑誌
『Journal of Biomedical Optics』の
下村脩博士の功績(GFPの発見)を
記念する特集号(10月号)掲載
に先立ち、オンライン版(11月3日付け)
に掲載されました。
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 素晴らしい成果ですね。
 
>開発した手法を用いてHeLa細胞[5]
>の分裂時の、微小管の伸長開始点や
>到達点、伸長の角度等を詳細に解析
>したところ、
>細胞生物学で議論が続いている
>非中心体性微小管[6]の存在を
>裏付ける結果が得られました。
 とのこと。
 
 今後、本手法と格子光シート顕微鏡
を組み合わせることで、
 
>細胞分裂研究にとどまらず、
>細胞動態解析のための中心的な技術
>として広く役立つと期待できます。
 
 期待したいと思います。

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