先進的な顕微鏡検査は、単に細胞を覗く窓であるだけでなく、細胞レベルで生命を形作る隠れた決定を明らかにする手段です。私たちは、京都大学大学院生命科学研究科の青木一洋博士にお話を伺いました。博士のご研究は、細胞運命決定のメカニズムを探究されています。細胞が情報を処理し、進むべき道を選択するしくみ。

IXplore™ IX85モーター駆動倒立型顕微鏡プラットフォームを使用した後、青木一洋博士は、このシステムが現在の研究、将来の目標、そして細胞挙動のより深い理解をどのようにサポートしているかについて感想を述べました。

About Dr. Kazuhiro Aoki

青木一洋博士は大阪大学大学院生命科学研究科にて博士号を取得しました。青木一洋博士は国立自然科学研究機構で研究と教育に従事した後、現在は京都大学大学院生命科学研究科で教授を務めています。青木博士の研究は細胞生物学とシステム生物学の学際分野にあります。特に、蛍光イメージング、オプトジェネティクス、バイオセンサー技術を活用し、単一細胞レベルでの情報処理およびシグナル伝達動態の可視化と定量化に注力しています。

質問：現在どのような研究に取り組んでいますか。

青木博士：私は現在、細胞運命決定のメカニズムに焦点を当てています。細胞が温度や栄養などの外部環境からさまざまな刺激を受け取り、その情報を細胞内で処理し、増殖・分化・死亡といった細胞の運命を決定する過程。

細胞は見た目が同じでも、それぞれに個性と異質性があります。従来の研究方法では、通常、約100万個の細胞を収集し、それらを溶解して平均値を調べます。しかし、この方法では各細胞の個性を把握することができません。細胞の個性によって生じるこれらの違いを捉えるために、顕微鏡を使って各細胞を一つずつ観察しています。

「細胞の個性を見たい」という強い思いが私の原点です。私が用いる方法は難しく、時間がかかりますが、それでもなお研究を続けたいという情熱が、私の原動力となっています。

質問：細胞運命決定のメカニズムに研究の焦点を当てるようになったきっかけは何ですか？

青木博士：もともと私はがんのシグナル伝達に興味があり、細胞内で起こっているがんのシグナル伝達経路をコンピューター上で再構築しようとしていました。実験とコンピューターシミュレーションを組み合わせて、予測し、それらを検証しました。しかし、細胞の表現型、つまり細胞が実際にどのように振る舞うかを観察しようとしたところ、単一のコンピューターシミュレーションモデルでは多くの側面を説明できないことが明らかになりました。

同じ条件下でも、分裂する細胞もあればしない細胞もあり、動く細胞もあれば静止したままの細胞もあります。がん浸潤細胞の場合でも、浸潤は個々の細胞ではなく、集団的な動きとして起こることが多いです。私は次のような疑問にますます興味を持つようになりました。「細胞は集団としてどのように振る舞うのか？」、「リーダーは誰で、フォロワーは誰なのか？」これらの問いを観察・研究するために顕微鏡イメージングを用いたいという強い思いが、細胞運命決定のメカニズムへの関心につながりました。

質問：顕微鏡を使って実験をするときに、最も重視することは何ですか？

青木博士：細胞の個性や異質性は、顕微鏡で直接見なければ理解できません。だからこそ、細胞一つ一つを丁寧に顕微鏡で観察することを大切にしています。

この作業はしばしば膨大で骨の折れるものとなるため、顕微鏡の使いやすさも非常に重要です。もちろん性能も重要ですが、私たちの運用方法に合った直感的なユーザーインターフェースやソフトウェアのレイアウトも重視しています。

質問：新しいIXplore IX85™倒立顕微鏡のどのような点が実験に効果的でしたか？

青木博士：IXplore IX85は広い視野により、一度に多くの細胞を観察できるため、スループットが向上しました。従来は視野の中心部分しか撮影できなかったため、効率や情報量は現在とは比べ物になりませんでした。広い視野にわたって高解像度の画像データを一度に取得できる機能は、顕微鏡検査を基盤とした研究に非常に有効です。

画像ステッチのためのインテリジェントシェーディング補正機能も非常に便利です。培養された上皮細胞の創傷治癒の過程を観察する実験を行う際、以前は数十枚の画像を手作業で撮影し、それらをつなぎ合わせる必要がありました。当時は、画像の周辺部で光量が低下し、つなぎ合わせた際にムラが生じ、手作業で修正する必要がありました。IX85は不均一な照明を自動的に補正するため、大きなサンプルや組織を扱う研究者にとって大きなメリットとなります。

これらの点に加えて、画質の面でもこの顕微鏡は優れていると感じました。蛍光発現が弱い癌オルガノイドでも、取得した画像に3Dデコンボリューションを適用することで、細胞内凝集体を明確に視覚化できました。このような微弱な蛍光サンプルからこれほど多くの情報を抽出できることに驚きました。

質問：シリコンゲルパッドを採用したLUPLAPO25XS対物レンズは、実験にどのように役立ちましたか？

青木博士：25倍の倍率を持つ対物レンズは、私たちが研究する深部組織（癌オルガノイドや嚢胞）の観察に最適です。さらに、長い作動距離と試料との屈折率ミスマッチの抑制という設計により、従来は観察できなかった試料の深部を明瞭に観察できるため、非常に有用な対物レンズです。

さらに、シリコンゲルパッドは、オイルを使わない浸漬方法のため、顕微鏡によるイメージング実験において大きな利点となります。たとえば、96ウェルプレートでサンプルを検索する場合、オルガノイドや嚢胞などの球状構造がどこに位置しているかを把握するのは困難です。まず低倍率で探索し、次に高倍率で観察するというワークフローが必要です。高倍率の油浸対物レンズを使用する際は、油の塗布や除去の作業に注意が必要であり、気泡が混入するリスクもあります。対照的に、シリコーンゲルパッドを使用することで、サンプルを汚染することなく低倍率から高倍率へスムーズに切り替えることができ、ワークフロー全体が大幅に効率化されます。

質問：今後の研究で、どのような新しいアプローチに取り組みたいとお考えですか？

_{免責事項:本インタビューで表明された意見や発言は、研究者個人のものであり、必ずしもEvidentの見解や主張を反映するものではありません。本記事で紹介されている製品および技術は、研究用途のみに使用されることを目的としており、臨床または診断用途向けには設計されていません。}