RIES

Research Institute for Electronic Science, Hokkaido University

北海道大学
電子科学研究所

LAST UPDATE 2017/02/25

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    根本知己 Tomomi NEMOTO
    教授 Professor
  • 所属
    Professional Affiliation

    北海道大学電子科学研究所
    Research Institute for Electronic Science, Hokkaido University

    生命科学研究部門・光細胞生理研究分野
    Laboratory of molecular and cellular biophysics, Laboratory of molecular and cellular biophysics
  • 研究キーワード
    Research Keywords

    2 光子顕微鏡
    超解像顕微鏡
    神経活動・分泌
    Two-photon microscopy
    Super resolution microscopy
    Neural activity and secretion
研究テーマ
Research Subject
新規光学顕微鏡の開発による生体 in vivo イメージングの高度化と細胞生理学
Sophistication in in vivo imaging of living specimen by novel light microscopy and cell physiology

研究の背景 Background

生命現象の創発原理を理解するためには、生きたまま—インビボ(”invivo”)での細胞、生体分子の動態を可視化することが不可欠です。私たちは生体2光子顕微鏡システムを構築することに成功し、光固有の高い空間分解能を損なうことなく、世界で最も深い生体脳組織の断層蛍光イメージが取得できる方法論を完成させ、1.6mm近くという深部まで到達し、海馬歯状回の神経細胞のinvivo観察に成功しました。さらに、新しい光「べクトルビーム」を用いた「超解像顕微鏡」や「ナノイメージング」を用いて、生体分子複合体の構造と機能の関係を明らかにする新しい方法論を開発してきました。

For understanding the emergence of biological functions and their underlying mechanisms, it is critical to visualize dynamics of cells or biomolecules under a physiological condition – “in vivo”. We have successfully developed in vivo two-photon microcopy, which enables to observe neurons in the dentate gyrus at ~1.6 mm depth from the brain surface. Moreover, in order to visualize intracellular events and biomolecule complexes, we have developed a super-resolution microscopy by taking advantages of a novel laser light “vector beam”.

研究の目標 Outcome

私たちは、新規レーザー、光技術を援用することにより、生体”invivo”イメージング法のさらなる高度化に取り組むことと、神経・分泌の細胞生理学を対象とした実験研究を推進することを両輪として、新しい学際領域研究である「光・細胞生物学」や「光・脳科学」を開拓したいと考えます。特に新しい生命機能の可視化解析を、脳・神経系のコネクトミクス、内分泌・外分泌腺の生理機能や骨、がん、糖尿病等の疾患の分子機構の解明へと繋げることで、研究成果がさらに臨床医療への応用から国民の健康と福祉へと還元することを期待しています。

We would like to create a new interdisciplinary field of natural sciences both by advancing “in vivo” imaging with novel laser and optics technologies as well as by investigating molecular cell physiology on neural and secretary activities. We hope that our researches promote national health and welfare by applying these technologies on new visualization analyses for connectomics on brains and neural circuits, physiological functions of endocrine and exocrine glands, and diseases including cancer and diabetes.

研究図Research Figure

Fig.1. in vivo imaging of cortex, hippocampal CA1 and detate gyrus (~1.6 mm from the surface) in living mouse brain by novel two-photon microcopy Fig.2. Morphological analysis of dendritic spine in fixed hippocampal neuron after treatment of novel clearing reagent Fig.3. Super-resolution imaging of microtubule network visualized by novel two-photon STED microscopy

文献 / Publications

Biomed. Opt. Express (2015) (in press), Anal. Sci. (2015) i(in press), PLoS ONE(2015) , 10(1): e0116280, BMC Bioinformatics (2015) (in press), Optics Express (2014), 22, 28215 Microscopy (2014), 64(1), 39, , Plant Morphology (2014) 24(1), 31, Int. J. Mol. Sci. (2014) 15(11), 19971, Opt. Express (2014), 22(5), 5746, Microscopy (2014) 63(1), 23

研究者HP