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研究内容

私たちは「生命を可視的に捉える」ことを
主に植物細胞を材料に実践しています。

なぜ、植物細胞を材料にして生命の研究をしているのでしょうか。

時は17世紀、Robert Hookeの顕微鏡観察によって細胞(cell)がはじめて認識されました。
このとき、Hookeが観察したのはコルクの断片。つまり、植物の細胞壁でした。
植物細胞壁が織り成す複雑な構造をみて、小部屋(cell)という名前が与えられたのです。

もし、はじめて発見された細胞が微生物や動物細胞だったとしたら…
いまごろ、cellという名前は付いていなかったかもしれません。
そう。細胞生物学において、植物細胞は最も由緒正しい生物材料のひとつと言えます。

「どうしてこんな形になっているのだろう?」
Hookeも抱いたはずの、この素朴な疑問。まだ完全に解明されたとは言えません。
私たちは、現代的なアプローチで植物細胞の形態形成に関する研究に取り組んでいます。

また、Hookeは自作した顕微鏡の性能を評価する過程で細胞を発見したそうです。
顕微鏡が発明された当時、どんなに観察は楽しかったことでしょう。
普段から目にしているものを、倍率を上げて見たときの驚き。

静的なイメージを持つ植物も、細胞の中身はせわしなく動き回っていることがわかります。
教科書ではなく、顕微鏡をのぞいてみてください。
生命の現場をみたときの高揚感。何ものにも代えがたい体験になることでしょう。

顕微鏡などの可視化技術は、私たちを楽しませ、私たちの理解を深めてきました。

さらに近年、コンピュータやイメージセンサの技術革新を背景に
画像データ解析によって生命現象を理解しようとする研究領域が形成されつつあります。
私たちは、顕微鏡を日常的にのぞきながらも、データ解析の技術開発に取り組んでいます。

植物の小さな真実の姿。独自の視点と技術を通して、よりよくみつめたいと思います。

具体的な研究テーマ

私たちは、画像データを通して生命を可視的に捉える学問領域を広く画像生物学(Imaging Biology)と呼んでいます。
当該研究領域の推進のため当研究室ではメンバーの自由な発想に基づき、多様な画像生物学研究を展開しています。
そのため、下記はあくまで当研究室での実施例の一部に過ぎず、これからの研究内容を制限するものではありません。

1. 植物のアクチン繊維に関する研究

 アクチンは真核生物に普遍的に存在するタンパク質であり、生理的な条件下で重合してアクチン繊維を形成します。アクチン繊維は網や束などの高次構造を構築し、細胞構造の変化に深く関与します。植物細胞の場合、オルガネラの形態や運動の多くはアクチン繊維によって制御されています。私たちは植物細胞のかたちが劇的な変化を遂げる細胞分裂・細胞伸長・細胞死などに着目し、アクチン繊維の動態と役割に関する包括的な理解を目指します。

1. 植物のアクチン繊維に関する研究
2. 気孔の発生と開閉機能に関する研究

 植物の葉や茎の表面に分布する気孔は植物のガス代謝や水分調節を担っており、植物の生存に欠かすことができない器官です。気孔の開閉機能は気孔を形成する一対の孔辺細胞の膨圧運動により実現されており、環境変化に応じてその密度や開度を適切に調節します。私たちはライブイメージング、画像解析、数理モデルなどの多面的なアプローチによって孔辺細胞の分化と機能に関わる時間空間的な制御機構の視覚的な理解を目指します。

3. 細胞の構造や動態を定量評価する画像解析技術の開発

 上記のような細胞生物学的な課題に取り組むにあたり、顕微鏡画像解析による細胞の構造や動態を定量的に評価する方法は欠かせません。しかし既存の画像解析ソフトウェアだけでは目的を十分に果たせないこともしばしばあります。これは取得画像の性質や解析目的が多様化していることに起因すると考えます。そこで私たちは顕微鏡観察を日常的に行っている現場の立場から、研究推進に有益な画像解析技術の開発を進めています。

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