研究開発

光顕や電顕のイメージング技術の研究開発を行い、基礎研究・共同研究に活用しています。古典的な試料調製法から最新技法まで、観察する試料、特に植物の器官・組織・細胞に最適な電子顕微鏡観察するための技術開発を進めています。
その技術を用いて、細胞内におけるタンパク質の細胞内輸送機構と分解機構の研究など行っています。


電子顕微鏡解析法の開発
電子顕微鏡(電顕):極微小な試料を電子と電磁石を使いて、拡大して観察できる装置の総称です。大きく分けて、走査電顕(SEM)と透過電顕(TEM)の2種類があります。どちらも出来る限り生きた状態に近い形態を保ちつつ、真空下で電子線を試料に照射して観察する必要があります。電顕観察法は半世紀前に開発され、その間多くの試料調製法が開発されてきましたが、新しい電顕、様々な試料に適した更なる試料調製法が必要です。私たちは、古典的な技術を行えるようにするだけでなく、新しい試料調製法の技術開発を行っています。

→SEM構造観察法の詳細

→イオン液体 SEM観察法の詳細

→DMSO凍結割断・オスミウム浸軟法(ODO法)の詳細

→TEM構造観察法の詳細

→高圧凍結法の詳細

→免疫電顕法の詳細
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光-電子相関顕微鏡法(CLEM)の開発
蛍光イメージングの発展により蛍光タンパク質を用いて様々なオルガネラの動態を容易に観察できるようになりました。しかしながら、その蛍光を放つ物体の超微形態は不明な状態で、実際に電顕で見る必要性があります。そこで蛍光を発するオルガネラの超微形態を電顕レベルで可視化する技術開発が重要です。我々は、日立ハイテク社と光顕で撮影した同じ箇所を電顕で簡便かつ正確に撮像する光-電子相関顕微鏡(CLEM)システムを開発しました。さらに、樹脂包埋した厚切切片中の蛍光タンパク質発現試料の蛍光を共焦点レーザー顕微鏡により検出した後、同一箇所の微細構造を電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM)により撮影し、蛍光像と重ね合わせることで、蛍光を放つオルガネラを特定するCLEM法の開発を行いました。このCLEMを用いて、蛍光レベルで観察した細胞小器官の特定や、細胞分化・環境変化で形態変化が起きる細胞内膜輸送系の微細構造レベルでの実体の把握を目指しています。

→CLEMシステムの開発

→CLEM用試料調製法の開発

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広域電顕撮影の構築
光学顕微鏡の発展に伴い、組織・細胞・オルガネラ・分子の動態や局在を容易に推定できるようになりました。しかしながら、各組織・細胞にどのような形態のオルガネラが存在し、どのような状態で分布しているか超微形態レベルでの実体を把握するには、電子顕微鏡による観察が必要です。我々は、組織や細胞などの透過電顕(TEM)像を広域に渡って自動撮影するシステムと,撮影したTEM像をつなぎ合わせ1枚の高解像度TEM写真を取得するプログラムを組み合わせた「広域TEM像自動取得システム」を開発しました。本システムを用いて、植物組織や培養細胞などの数万枚のTEM像を自動撮影し、結合させることで、ギガピクセルクラスの写真の取得に成功していますさらに、 スライドガラス 等に載せた大きな樹脂包埋切片を用いて、FE-SEMによる切片SEM観察法により、広域電顕像の取得を進めています。

→TEM広域撮影の詳細

→切片SEM法の詳細

→電顕アトラスの詳細
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光学顕微鏡観察法の開発
光学顕微鏡で観察するためには、試料の固定や切削技術が大切です。さらに観察目的に適した光学顕微鏡を選ぶ必要があります。
→詳細
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質量顕微鏡法の開発
植物の凍結切削法の高度化し、凍結切片を質量イメージングすることで低分子化合物の組織内分布を検出する方法を開発しています。

→詳細

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顕微鏡技術を組み合わせた基礎研究
電顕と光顕技術を組み合わせ、植物の細胞内輸送やオルガネラ動態の基礎研究、科研費 新学術領域研究に参画し植物幹細胞の形態解析など行っています。

→分泌機構

→液胞形成

→オートファジー(準備中)
顕微鏡技術を活かした共同研究および参画プロジェクト
当施設で保有する機器や開発した技術を用いて、大学や研究機関、企業と共同研究を行っています。

共同研究
→ 大学・研究機関との共同研究の詳細
(準備中)
→ 企業との共同研究の詳細
(準備中)


参画プロジェクト
・理研横断プロジェクト 共生生物 iSYM 分担 2017-2020
・理研エンジニアリングネットワーク 「イメージングネットワーク」 分担 2018-2020
・理研エンジニアリングネットワーク 「電顕画像診断」分担 2018-2019
・科研費 新学術領域 「
植物多能性幹細胞」分担 2017-2023
・JST ERATO 「
沼田オルガネラ反応クラスタープロジェクト」 分担 2019-2023
・関東経済産業局サポイン「画像ビッグデータ取得のための高性能ウルトラミクロトームの研究開発」分担 2019-2023
・AMED-CREST「心筋メカノバイオロジー」連携 2018-
・科研費 変革領域研究(A)
クロススケール新生物学 分担 2021-
・科研費 変革領域研究(学術研究支援基盤形成)
【先端バイオイメージング支援プラットフォーム】
分担 2022年度 - 2027年度