2014年10月13日

技術紹介


エルピクセル社の研究開発とアウトリーチ

エルピクセル社研究開発本部では当社独自の画像解析に関する知識と経験を活かし、自己発信型の研究者支援アプリケーションを提案しています。また、研究者・研究室・研究所との共同研究(コラボレーション)の形で受託開発型の請負いによるソフトウェア開発も随時進めています。

 

弊社技術の活用事例

 

1. 生命科学研究、医学研究では…

表紙

 

電顕画像の撮影・結合の自動化と領域探索を行うソフトウェア群を開発しました。

画像提供: 理化学研究所 環境資源科学研究センター 豊岡公徳 先生  日本女子大学 物質生物科学科 永田典子 先生

左: Toyooka K et al. (2014) Plant Cell Physiol 55: 1544-1555. (掲載号表紙)

右: 豊岡公徳 他 (2014) Plant Morphology 26: 3-8. (掲載号表紙)

 

 

 

 

配向解析

 

 

植物の細胞表面に展開している細胞骨格系の一つである表層微小管について、(1)顕微鏡画像解析による微小管配向の定量化ソフトウェアと(2)微小管配向のダイナミクスを計算機シミュレーションするソフトウェアを開発し、実験とシミュレーションの両面から定量的・統計的に微小管繊維の動態と構造変化を明らかにすることができました。
朽名夏麿 他 (2012) 遺伝: 生物の科学 66: 34-39.

 

 

 

 

 

 

 

立体再構築

 

連続切片からの立体形状の再構築。植物細胞の液胞は細胞全体を占める巨大なオルガネラですが、その全体構造は顕微鏡学的な制約から困難でした。私たちは共焦点レーザー顕微鏡による複数焦点面での撮影によるXYZ画像データを取得し、ここから液胞構造を質的なモデルとして推定しました。これにより液胞が従来考えられていたような単純な丸い袋ではないばかりか、細胞分裂時に細いチューブ状の液胞膜構造(TVM)が出現することや、原形質分離などで液胞内腔に液胞膜が陥入構造を一過的に形作ることなど、新しい構造・現象の発見がもたらされました。
朽名夏麿 (2013) 映像情報メディア学会誌 67: 781-783.

 

運動解析

 

ライブイメージング技術の発展により細胞内のオルガネラや細胞骨格の動きを数ミリ秒レベルの高い時間分解能で取得できるようになってきました。しかし粒子状・塊状の細胞内構造と異なり、細胞膜や液胞膜のような膜状の構造についてその動きを評価することは困難です。私たちは膜状の構造が動く際にその周辺領域で各画素の輝度が変化することに着目し、画像領域内から時間相関スペクトルを得ることで、こうした細胞内膜上構造の運動解析を達成しました。これにより一つの細胞内の一つのオルガネラであっても、細胞内の場所によって動き特性には違いが見られること、つまりオルガネラの動態が局所的に制御されていることを見出しました。

Oda Y et al. (2009) Int Rev Cell Mol Biol 277: 103-135. doi: 10.1016/S1937-6448(09)77003-0

 

 

 

 

 

流動

 

組織・細胞レベルの流動現象の解析

画像提供: 京都大学大学院理学研究科 上田晴子 先生,西村いくこ 先生

Ueda H et al. (2010) Proc Natl Acad Sci USA 107: 6894-6899. doi: 10.1073/pnas.0911482107

 

 

2. 製薬、薬学では

毒性検査

 

 

毒性検査,細胞活性評価

画像提供: 東京理科大学 理工学部 松永幸大 先生

Kutsuna N et al. (2012) Nature Commun 3: 1032. doi: 10.1038/ncomms2030

 

 

 

 

 

 

 

 

イオン

 

細胞内の物質・イオン濃度分布の定量評価

Sano T et al. (2010) Plant Sig Behavior 5: 406-408. doi: 10.4161/psb.5.4.10804

 

 

 

3. 農業、農学では…

イネ

 

イネの生長解析,形態形質の定量化

画像提供: 香川大学農学部 杉田(小西)左江子 先生

杉田(小西)左江子 他 (2014-03-22) 日本育種学会 平成26年度春季大会

(於 東北大学) P004

 

 

 

 

 

病斑

 

 

病斑自動検出と耐病性検定

画像提供: 農業・食品産業技術総合研究機構 果樹研究所 河野淳 様

河野淳 他 (2014-03-29) 園芸学会 平成26年度春季大会(於 筑波大) P030

 

 

 

 

 

4. 脳科学,認知科学,行動科学では…

動態

 

動物個体の運動解析

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

脳組織

 

脳組織における老人斑沈着状況の定量

画像提供: 東京大学 大学院新領域創成科学研究科 久恒辰博 先生

Herculano B et al. (2013) J Alzheimer’s Disease 33: 983-987. doi: 10.3233/JAD-2012-121324

 

 

 

 

 5. がん研究では…

 

MRI

 

MRI データからのガン細胞種別判定

画像提供: 国立がん研究センター東病院

藤井博史 先生,山口雅之 先生

Kutsuna N et al. (2012) Nature Commun 3: 1032.doi: 10.1038/ncomms2030

 

 

がん細胞株の細胞がん細胞

細胞の分裂や細胞周期判定

画像提供: 東京理科大学 理工学部 松永幸大 先生

 

 

 

SPECT

 

SPECT データ中の腫瘍マーカーの分布の定量評価

画像提供: 国立がん研究センター東病院 藤井博史 先生,梅田泉 先生

 

 


論文発表

  • Higaki T, Takigawa-Imamura H, Akita K, Kutsuna N, Kobayashi R, Hasezawa S, Miura T (2016) Exogenous cellulase switches cell interdigitation to cell elongation in a RIC1-dependent manner in Arabidopsis thaliana cotyledon pavement cells. Plant Cell Physiology, in press.
  • Nagata K, Hashimoto C, Watanabe-Asaka T, Itoh K, Yasuda T, Ohta K, Oonishi H, Igarashi K, Suzuki M, Funayama T, Kobayashi Y, Nishimaki T, Katsumura T, Oota H, Ogawa M, Oga A, Ikemoto K, Itoh H, Kutsuna N, Oda S, Mitani H (2016) In vivo 3D analysis of systemic effects after local heavy-ion beam irradiation in an animal model. Scientific Reports 6: 28691.
  • Shimahara Y, Kutsuna N (2016) Detection of image manipulation and plagiarism in life science research. Editorial Office News (The official publication of the International Society of Managing and Technical Editors) 9: 16-19
  • 朽名夏麿 (2016) 公開プラグインを用いた画像解析: LPX プラグイン集 in “ImageJ ではじめる生物画像解析” (三浦耕太, 塚田佑基 編著) 学研メディカル秀潤社 129-203.
  • Nagashima T, Oami E, Kutsuna N, Ishiura S, Suo S (2016) Dopamine regulates body size in Caenorhabditis elegans. Dev Biol412: 128-138.
  • Akita K, Kobayashi M, Sato M, Kutsuna N, Ueda T, Toyooka K, Nagata N, Hasezawa S, Higaki T (2016) Cell wall accumulation of fluorescent proteins derived from a trans-Golgi cisternal membrane marker and paramural bodies in interdigitated Arabidopsis leaf epidermal cells. Protoplasma DOI 10.1007/s00709-016-0955-1 1-11.
  • Higaki T, Kutsuna N, Akita K, Takigawa-Imamura H, Yoshimura K, Miura T (2016) A theoretical model of jigsaw-puzzle pattern formation by plant leaf epidermal cells. PLOS Computational Biology 12(4): e1004833.
  • 朽名夏麿 (2015) バイオ画像自動分類ソフトウェア CARTA の開発. 生物工学会誌 93 (2015年12月号): 760-761.
  • 朽名夏麿, 島原佑基 (2015) 生命科学研究における画像不正の検出 – LP-exam シリーズの開発と展開 -. 画像ラボ 26: 33-38.
  • 朽名夏麿 (2015) バイオイメージング分野における画像の自動分類. Medical Imaging Technology 33: 105-111.
  • Takahashi S, Kojo KH, Kutsuna N, Endo M, Toki S, Isoda H, Hasezawa S (2015) Differential responses to high- and low-dose ultraviolet-B stress in tobacco Bright Yellow-2 cells. Frontiers in Plant Science 6: 254.
  • Fujiwara T, Kawachi M, Sato Y, Mori H, Kutsuna N, Hasezawa S, Maeshima M (2015) A high molecular mass zinc transporter MTP12 forms a functional heteromeric complex with MTP5 in the Golgi in Arabidopsis thaliana. FEBS J 282: 1965-1979.
  • Akita K, Higaki T, Kutsuna N, Hasezawa S (2015) Quantitative analysis of microtubule orientation in interdigitated leaf pavement cells. Plant Signal Behav 10: e1024396.
  • Higaki T, Kutsuna N, Akita K, Sato M, Sawaki F, Kobayashi M, Nagata N, Toyooka K, Hasezawa S (2015) Semi-automatic organelle delection on transmission electon microscopic images. Sci Rep 5: 7794.
  • 朽名 夏麿,長谷川 淳子, 松永幸大 (2014) 植物細胞のオルガネラのライブイメージングと画像解析.植物の生長調節誌(植物化学調節学会学会誌) 49: 104-111.
  • 朽名 夏麿 (2014)  生物画像解析 — その植物科学研究への関わり — . Perceptive Plants NEWS LETTER 2014年8号 12-16.

学会発表

  • 三浦岳, 桧垣匠, 朽名夏麿, 秋田佳恵, 今村(滝川)寿子, 吉村賢二 (2016) 植物表皮細胞の湾曲構造形成のメカニズム. 第39回日本分子生物学会年会
  • 阿部高也, 朽名夏麿, 清成寛, 古田泰秀, 藤森 俊彦 (2016) 着床後マウス胚における細胞系譜解析. 第39回日本分子生物学会年会
  • Abe T,Kutsuna N, Kiyonari H,Furuta Y, Fujimori T (2016) マウス着床後初期胚における細胞系譜解析. 日本発生生物学会大会 秋季シンポジウム2016
  • 朽名夏麿 (2016) Radiomics 入門: 機械学習の基礎. 第44回 日本磁気共鳴医学会大会
  • Miura T, Higaki T, Akita K, Kutsuna N, Takigawa-Imamura H (2016) Mechanism of jigsaw-puzzle pattern formation in plant leaf epidermal cell: modeling single cell shape by interface equation and convolution kernel. The 2016 (26th) annual meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology
  • 朽名夏麿 (2016) 生物・医用画像の自動評価のための能動的機械学習法 CARTA. 第20回 NMR マイクロイメージング研究会
  • 高田直樹, 谷口亨, 朽名夏麿 (2016) ポプラにおいて表層微小管の空間構造を制御する転写因子の機能解析. 第66会日本木材学会大会
  • 澤木史江, 小林恵, 盛一伸子, 佐藤繭子, 朽名夏麿, 豊岡公徳, 永田典子 (2015) 広域TEM像取得法を用いたシロイヌナズナ茎頂における気温変化に伴うオルガネラ異常の解析. 日本植物学会第79回大会
  • 楠瀬祥子, 小林恵, 澤木史江, 佐藤繭子, 桧垣匠, 朽名夏麿, 豊岡公徳, 永田典子 (2015) 暗所発芽シロイヌナズナ子葉におけるエチオプラストから葉緑体に至る色素体形態変化. 日本植物学会第79回大会
  • 桧垣匠, 今村寿子, 秋田佳恵, 朽名夏麿, 馳澤盛一郎, 三浦岳 (2015) シロイヌナズナ葉表皮細胞における細胞壁湾曲機構の解析. 日本植物学会第79回大会
  • 佐野行己, 朽名夏麿, 馳澤盛一郎 (2015) BY-2細胞における表層微小管配向再形成過程の画像定量解析. 日本植物学会第79回大会
  • 朽名夏麿, 馳澤盛一郎 (2015) 顕微鏡画像群の網羅的解析のためのクラスタリング法の開発. 日本植物学会第79回大会
  • Kiminori Toyooka, Mayuko Sato, Mayumi Wakazaki, Kei Hashimoto, Megumi Kobayashi, Fumie Sawaki, Natsumaro Kutsuna, Noriko Nagata (2015) Construction of an Arabidopsis electron microscopy atlas. International Conference on Aabidopsis Research (ICAR)
  • Naoki Takata, Toru Taniguchi, Natsumaro Kutsuna (2015) Screening for regulatory factors that control a microtubule structure in hybrid aspen. Tree Biotechnology Conference 2015
  • 豊岡公徳, 佐藤繭子, 若崎眞由美, 橋本恵, 小林恵, 澤木史江, 朽名夏麿, 永田典子 (2015) 「シロイヌナズナ電顕アトラス」の構築. 日本顕微鏡学会 第71回学術講演会
  • 朽名夏麿, 馳澤盛一郎 (2015) ランダム森を用いた顕微鏡画像からのフェノーム解析システムの開発. 第56回日本植物生理学会年会
  • 元村一基, Quy Le Thi Nhat, 倉田哲也, 朽名夏麿, 真野昌二, 西村幹夫, 濱田隆宏, 渡邊雄一郎 (2015) RNA 分解酵素 DCP は選択的 RNA 代謝を通じて高温耐性に寄与する.第56回日本植物生理学会年会
  • 栗原(大窪)恵美子, 栗原志夫, 大谷美沙都, 朽名夏麿, 永田典子, 小林恵, 小松功典, 菊池淳, 掛川弘一, Ong WenDee, 出村拓, 松井南 (2015) Chemical phenomics for biomass engineering. 第56回日本植物生理学会年会
  • 豊岡公徳, 佐藤繭子, 若崎眞由美, 朽名夏麿, 永田典子, 松岡健 (2015) 対数増殖期および定常状態期におけるタバコ培養細胞内オルガネラの超微形態変化. 第56回日本植物生理学会年会
  • Nagata N, Kato A, Sawaki F,  Kobayashi M, Sato M, Higaki T, Kutsuna N, Hasezawa S, Myouga F, Toyooka K (2014) Challenge to organellomics by the transmission electron microscopy.The 2nd International Symposium on Plant Environmental Sensing
  • 朽名夏麿  (2014) 植物科学研究者にとって画像解析とは何か.JST CREST・さきがけ「二酸化炭素資源化を目指した植物の物質生産力強化と生産物活用のための基盤技術の創出」研究領域ワークショップ データ科学の発展と植物科学との融合
  • 朽名夏麿, 川田亮太, 杉田(小西)左江子, 馳澤盛一郎  (2014) イネの生長過程を定量化するための多角的撮影と画像解析法の開発.日本植物学会第78回大会
  • 朽名夏麿, 川田亮太, 杉田(小西)左江子,馳澤盛一郎 (2014) 植物個体の立体情報の取得のための多角的撮影・再構成法の開発.日本植物形態学会第26回総会・大会