見学 美根子（CeMIセンター長）/ 神経科学

私たちの脳は、約100億個のニューロンが整然と配置して構成する精緻な回路であり、意識・無意識の全ての行動を制御します。私たちはニューロンのダイナミックな運動により脳が作り上げられていく過程を直接観察し、その原理を明らかにしようとしています。また、病気や怪我で損傷した神経回路を再生する技術にも貢献したいと考えています。

楠見 明弘/ 1分子細胞生物物理学

私たちの研究室では、生きている細胞の中で、細胞膜上の受容体やシグナル分子を1個ずつ（1種の分子という意味ではなく、ホントに1個の分子！！）、直接に見たり、引っ張って動かしたりしています。それによって、（1）細胞のシグナル伝達系がシステムとしてどのような機構で働くのか、（2）神経回路網はどのようにして形成されるのか、の2つの「作動機構」の問題にアプローチしています。生物が進化によって獲得してきた、シグナル系や細胞の社会の働かせ方の「基本的／一般的な戦略」を理解するのが目標です。これをもとに、将来のナノテクノロジー、ナノ再生医工学へと展開することを目指しています。

田中 耕一郎/光物性・テラヘルツ科学

本研究グループではテラヘルツ分光とその物質科学／生命科学への応用を研究しています。 現在、高出力テラヘルツ波発生および非線型テラヘルツ分光、細胞の近接場イメージングシステムの構築を主要な課題として、研究を進めています。

Heuser John/生物物理学、細胞生物学

電子顕微鏡を駆使して、生物試料を画像として捉えることを使命としています。細胞全体という「マクロ構造体」から、個々の高分子やその集合体という「メゾスケールの分子機械」まで、あらゆるものを「見る」ということです。特に注力しているのは、「生きているのに近い」状態の試料を調整することです。このため、「急速凍結／ディープエッチ」電子顕微鏡法を開発し、それに必要な装置と手法を世界中に普及させてきました。この方法を用いて、本研究室では、神経伝達や筋収縮、ウィルスの細胞感染、最近ではDNA導入時における細胞膜損傷と修復など、体の中で高速に起こる細胞現象の決定的瞬間を画像としてとらえ、実際に何が起こっているかを明らかにすることに成功しています。

Peter Carlton/ 減数分裂、染色体生物学、光学顕微鏡学

光学顕微鏡は、特定の生体分子を標識することによって、細胞中に数多あるその他の分子から標識された分子を可視化することができます。しかしながら、現在、一般的な光学顕微鏡の分解能は250ナノメートルに留まっています。この分解能の限界を超えるべく、近年多くのsuper-resolution顕微鏡技術　(例：Structured Illumination Microscopy, Photoactivated Localization Microscopy ) が開発されており、より微細なスケールで生体分子を可視化することが可能になりつつあります。私たちのグループでは、super-resolution顕微鏡を使い、染色体の構造とダイナミクスを明らかにすることを目指しています。特に減数分裂において、染色体がどのようなメカニズムで対合、組み換え、分裂するのか？という問題に注目し、研究を行っています。

藤原　敬宏（CeMI 副センター長）

　私たちが世界に先駆けて取り組んで来た、「生きている細胞中での１分子イメジング技術」をさらに発展させ、細胞膜が働く機構を解明することを、目指しています。最近、以下のような大きな発見がありました。
(1) 細胞膜は単純な液体ではなく、アクチン膜骨格によってサイズが100 nm程度の「メゾスケール・コンパートメント」に仕切られていて、膜分子はこれらの領域間を1―50ミリ秒ごとにホップして拡散している。膜分子が会合すると、ホップ頻度が大きく減少するため、細胞膜でのシグナル受容位置の記憶、極性のある細胞応答の起因になることがわかりつつある。
(2) 細胞機能から考えるとはるかに短い寿命 (10―300ミリ秒) をもつ、3個以上の分子からなる、分子複合体が、細胞膜上で起こるシグナル伝達の多くの素過程を担っていることがわかってきた。
　これらの発見と研究は、「生細胞中」で「１分子」を「高時間分解能」で追跡することで可能になったものです。現在、これらの研究をさらに発展させる努力をしています。技術的には、蛍光標識された2種類以上の膜分子を、同時に、１分子ごとに、分子サイズの空間精度（10 nm）で、現存する蛍光発光団を使ったときの究極速度 (33マイクロ秒分解能) で観察し、仕切られている細胞膜でのホップ拡散を見ながら、短寿命複合体の形成と分解、分子の活性化を、1分子レベルで、手に取るように見ることを目指しています。それによって、シグナル伝播の制御機構、クラスリン被覆ピットやカベオラの形成機構を理解したいと考えています。

石館 文善／CeMI客員教授

共焦点レーザスキャン顕微鏡（１光子、多光子）を中心とする顕微鏡イメージング技術の応用、開発を進めています。

及川 義朗／CeMI客員教授

共焦点顕微鏡や全反射顕微鏡をもちいて、ライブセルのダイナミックな蛍光イメージング手法やさまざまなアプリケーション、光学システムの研究などを行なっています。

伊集院 敏／CeMI客員教授

共焦点顕微鏡や多光子顕微鏡、また、ＳＴＥＤ法を用いた超解像イメージングについての生物学研究への応用をすすめています。

廣澤　幸一朗／CeMI 研究員

1分子イメジング法を用いて免疫細胞のシグナル伝達メカニズムの解明を進めています。

土方　博子／CeMI 研究員

１分子蛍光イメージングに適したラット初代培養海馬ニューロン試料の調製をしています。

矢杉　和義／CeMI 研究補助員

砂田 佳希／CeMI 研究補助員

中尾　亮太／CeMI 研究補助員

村田 叡／CeMI 研究補助員

画像処理ソフトの開発