横河電機株式会社
横河ソリューションサービス株式会社

CSU-X1, CSU22, CSU10 アプリケーション

CSU-X1アプリケーション


小胞輸送

Vesicle Trafficking Vesicle Trafficking Vesicle Trafficking Vesicle Trafficking

画像ご提供: Kenneth Dunn, Ph.D. (Indiana Center)

撮影システム:
顕微鏡 Nikon TE 2000U、対物レンズ 60オイルまたは100オイル 、カメラ Hamamatsu Orca-ER CCD

GFP-tubulinを発現した Madin-Darby canine kidney cells

GFP-tubulinを発現した Madin-Darby canine kidney cells
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GFP-Rab7とGFP-tubulinを発現したMadin-Darby canine kidney cells

GFP-Rab7とGFP-tubulinを発現したMadin-Darby canine kidney cells
18fpsで380フレーム観察したものを2倍速で再生
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GFP-tubulinを発現した Madin-Darby canine kidney cells

GFP-tubulinを発現した Madin-Darby canine kidney cells
2fpsで60秒間観察したものを15倍速で再生
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GFP-Rab7とGFP-tubulinを発現したMadin-Darby canine kidney cells

GFP-Rab7とGFP-tubulinを発現したMadin-Darby canine kidney cells
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GFP-tubulinを発現した Madin-Darby canine kidney cellsを立体構築

GFP-tubulinを発現した Madin-Darby canine kidney cellsを立体構築
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GFP-tubulinを発現したCHO細胞

GFP-tubulinを発現したCHO細胞を立体構築
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細胞分裂

Cell Division Cell Division Cell Division Cell Division
Cell Division Cell Division Cell Division Cell Division

画像ご提供:Drs.Jonathan M.Sholey & David J.Sharp (Albert Einstein College of Medicine.)

EGFP-tubulinを発現したS2期の細胞分裂

EGFP-tubulinを発現したS2期の細胞分裂
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EGFP-tubulinを発現した分裂S2期細胞の細胞分裂

EGFP-tubulinを発現した分裂S2期細胞の細胞分裂
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EGFP-EB1を発現した分裂S2期細胞の細胞分裂

EGFP-EB1を発現した分裂S2期細胞の細胞分裂
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rhodamine-tubulinをマイクロインジェクションし、GFP-histone発現したショウジョウバエの胚盤葉期発生胚での細胞分裂の様子を長時間タイムラプス撮影

rhodamine-tubulinをマイクロインジェクションし、GFP-histone発現したショウジョウバエの胚盤葉期発生胚での細胞分裂の様子を長時間タイムラプス撮影
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分子イメージング

画像ご提供:Dr.Paul Maddox (Ludwig Inst. of Cancer Research)

Drosophila embryo expressing GFP-centromere protein & injected with X-rhodamine tubulin

rhodamine-tubulinをマイクロインジェクションし、GFP-centromere発現したショウジョウバエの胚盤葉期発生胚での細胞分裂の様子を長時間タイムラプス撮影 , Maddox et.al. Current Biology(2002)
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GFP-Histone & GFP spindle poles in C. elegans embryoGFP-Histone & GFP spindle poles in C. elegans embryo

線虫胚内のGFP-HistoneとGFP spindle poles
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GFP-Histone & GFP spindle poles in C. elegans embryo

線虫胚内のGFP tubulin
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GFP-Histone & GFP spindle poles in C. elegans embryoGFP-Histone & GFP spindle poles in C. elegans embryo

動原体特異的たんぱく質にYFPを発現したHeLa細胞(YFP-CENP-A)の細胞分裂のタイムラプス撮影(共焦点画像と微分干渉画像を高速切り替え) 共焦点画像で細胞分裂中の動原体の変化を捕らえながら、同一視野での微分干渉画像を取得することで、細胞全体の変化と比較できます。
左側:微分干渉画像 右側:共焦点画像
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線虫初期胚

画像ご提供:
理化学研究所 発生・再生科学総合研究センター 発生ゲノミクス研究チーム茂木 文夫先生、杉本 亜砂子先生
杉本 亜砂子先生 現ご所属:東北大学大学院 生命科学研究科 生命機能科学専攻 発生ダイナミクス分野

cell1

線虫初期胚:GFP結合EBP-1(微小管プラス端結合たんぱく質、EB1のホモログ)の動態観察
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cell2

線虫初期胚:前後極性確立過程における、細胞皮質上のGFP結合RHO-1の動態観察
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タバコBY-2細胞

画像ご提供:東京大学大学院新領域創成科学研究科、BIRD JST    桧垣 匠先生、馳澤 盛一郎先生

Cell division of tobacco BY-2 cell

タバコ培養細胞BY-2の細胞分裂

染色体:赤(RFP-HistoneH2B), 微小管:緑(GFP-tubulin),
細胞板:青(蛍光色素FM4-64),
分裂後期からG1初期まで5分おきに撮影
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Cell division of tobacco BY-2 cellCell division of tobacco BY-2 cell

細胞分裂中期からG1初期までの小胞体(内腔)をGFP-HDELで可視化し1分おきに撮影

左側:阻害剤でアクチン繊維を壊した条件で撮影
右側:そのままの状態で観察
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大脳神経前駆細胞のタイムラプスイメージング 

画像ご提供:名古屋大学大学院 医学系研究科 細胞生物学分野 岡本麻友美先生

大脳神経前駆細胞のタイムラプスイメージング

Lyn-Venusトランスジェニックマウスを用いた、胎生13日目の大脳のen-face観察(脳室面から約5µm)。神経前駆細胞の分裂を観察できる
青:M期の神経前駆細胞、マゼンダ:誕生した娘細胞 
拡大画像  

参考文献:
Okamoto, M., Namba, T., Shinoda, T., Kondo, T., Watanabe, T., Inoue, Y., Takeuchi, K., Enomoto, Y., Ota, K., Oda, K., Wada, Y., Sagou, K., Saito, K., Sakakibara, A., Kawaguchi, A., Nakajima, K., Adachi, T., Fujimori, T., Ueda, M. Hayashi, S., Kaibuchi, K., Miyata, T.
TAG-1–assisted progenitor elongation streamlines nuclear migration to optimize subapical crowding. Nat. Neurosci., 16: 1556-1566 (2013) DOI: 10.1038/nn.3525

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FRETイメージング

Real Time/Real Color FRET Imaging Real Time/Real Color FRET Imaging Real Time/Real Color FRET Imaging Real Time/Real Color FRET Imaging

リアルタイム/リアルカラー FRET イメージング/Yellow Cameleonme

YC3.60(Yellow Cameleon)を発現したHeLa細胞におけるヒスタミン刺激で発生したCa2+変化を、共焦点リアルカラー画像とレシオ画像(擬似カラー)で示しています。
3CCD カメラを使用して、ビデオレート(30Hz)でCFPとYFPを同時撮影し、FRETによってCFPの蛍光が減衰し、YFPの蛍光が上昇する様子をリアルタイム観察します。 
Z軸分解能を向上させるために、カメラの前にCSUを取り付けています。 
撮影の中盤で10µMのヒスタミンを加えるとレセプターが活性化し小胞体からCa2+が放出されます。

画像ご提供:理化学研究所脳科学総合研究センター宮脇敦史先生、北海道大学電子科学研究所永井健治先生

リアルタイム/リアルカラー FRET イメージング

Left:  リアルカラー
Right:  レシオ(擬似カラー)
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YC3.60(Yellow Cameleon)を発現したHeLa細胞におけるCa2+変化

セカンドカメラオプションを用いて、2台のEMCCDカメラを使用してCFPとYFPを2色同時撮影します 

FRETFRET

Left:  リアルタイムYFP
Right:  Ratio重ね合わせ
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カルシウムイメージング

Real Time Calcium Imaging Real Time Calcium Imaging Real Time Calcium Imaging Real Time Calcium Imaging

生体組織(ラット潅流心)におけるリアルタイムCa2+動態イメージング

画像ご提供:京都府立医科大学 大学院医学研究科細胞分子機能病理学 教授 高松哲郎先生、講師 田中秀央先生

Spatially uniform Ca2+ transients are identified in Purkinje fibers on the ventricular septal wall.

CSU搭載リアルタイム共焦点レーザ顕微鏡を 用いたプルキンエ線維のFluo3蛍光画像 (30フレーム/秒)。
心室中隔におけるプルキンエ線維が興奮に 伴って空間的に均一なCa2+の上昇 (カルシウムトランジェント)を示している。
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機能的多ニューロンCa2+画像法

多ニューロンCa2+画像法(functional multineuronal calcium imaging、fMCI)は、ニューロンの細胞体の一過性Ca2+上昇がスパイク出力を反映していることを利用して、光学的にスパイク時空パターンを再構築する手法です。fMCI は数百個のニューロンの活動を同時にモニターできるため、神経ネットワーク研究に有用な知見をもたらす新世代の大規模記録法として注目を集めています。 
画像ご提供:東京大学 大学院薬学研究科 池谷裕二先生

Simultaneous imaging of phosphatidyl inositol metabolism and Ca2+ levels in PC12h cells

海馬スライス培養にみる自発活動 (CA3 野)
海馬・大脳皮質スライス(350-430 µm 厚)にOregon Green 488 BAPTA-AM もしくは Fluo-4AMをロード

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Clustered synaptic inputs in a spontaneously active CA3 neuron

海馬CA3神経細胞への自発的シナプス入力の可視化
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in vivo imaging

in vivo imaging in vivo imaging

Intravital Molecular Imaging

Satoshi Nishimura
Department of Cardiovascular Medicine, Graduate School of Medicine, The University of Tokyo
Dr. Satoshi Nishimura is a world-renowned expert of intravital molecular imaging; which means in vivo imaging of microcirculation and molecular dynamics in living animals with high spatiotemporal resolution.

Intravital Molecular imaging is a powerful tool to elucidate not only vascular pathological conditions such as arteriosclerosis, but also to study molecular mechanisms of pathological conditions caused by complicated and multi-cellular abnormal interactions, such as cancer or metabolic syndrome. 

He has developed imaging system based on highly spatiotemporal imaging with the CSU and visualized microcirculation, vascular functions and multi-cellular dynamics of target molecules in real-time and in threedimensions, in vivo.

Using this technique, he successfully elucidated how obese adipose tissue played a bad role in obesity. 

Intravital Molecular Imaging

An example of real-time movie of microcirculation in mouse, which clearly shows dynamic movement and interactions among leucocytes, platelets, macrophages and endothelium.
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Intravital Molecular Imaging

Cellular kinetics in microcirculation
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Intravital Molecular Imaging

Deformed erythrocyte and platelets in microcirculation
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Long-time, 4 colors, and 3D in vivo imaging

Mikala Egeblad, Andrew Ewald, Zena Werb., UCSF, Dept of Anatomy

Researchers at UCSF developed in vivo imaging system capable of multicolor, 3D imaging at multi-points to observe tumor microenvironment in the same live mouse for long time, by using the CSU.

Long-time, 4 colors, and 3D in vivo imaging

Nuclear EGFP in Foxp3+ Tregs in a tumor within a live MMTVPyMT; ACTB-ECFP; Foxp3EGFP mouse.
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Long-time, 4 colors, and 3D in vivo imaging

Membrane EGFP in CD11c+ dendritic-like cells in a tumor within a live MMTVPyMT; ACTB-ECFP; CD11-DTR-EGFP mouse.
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Long-time, 4 colors, and 3D in vivo imaging

Example of migration of two myeloid cells at the border of a late carcinoma – a low-migratory, dextran-ingesting cell and a high-migratory, dextran-negative cell.
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Long-time, 4 colors, and 3D in vivo imaging

Dynamics of several types of stromal cells in different tumor microenvironment for up to 12 hours to find different behaviors of each stromal cell
Green:  c-fms-EGFP
Blue:  ACTB-ECFP
Red:  10 kDa dextran
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Multi-color imaging

Multicolor livecell imaging Multicolor livecell imaging

Multi-color imaging of live cells and tissues

Satoshi Nishimura
Department of Cardiovascular Medicine, Graduate School of Medicine, The University of Tokyo

Multi-color imaging

3D Reconstruction image of intact mouse adipose tissues
Blue / adipocytes:  BODIPY 
Green / Nuclei:  Hoechst33342
Red / collagen:  isolectin Gs-IB4
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Multi-color imaging

3D Reconstruction image of a blood vessel in mouse adipose tissues.
Blue / adipocytes:  BODIPY 
Green / Nuclei:  Hoechst33342
Red / endothelial cells:  isolectin Gs-IB4
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Escape of intracellular vesicles induced by mechanical stress

(By courtesy of Dr. Satoshi Nishimura, Department of Cardiovascular Medicine, Graduate School of Medicine, The University of Tokyo and Dr. Seiryo Sugiura, Department of Human and Engineered Environmental Studies, Graduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo.)

Multi-color imaging

Cultured NIH3T3 cells, excerpt from time-lapse images taken at 3.6 sec. interval.
Blue / Nuclei:  Hoechst33342 
Green / eGFP-Actin 
Red / Vesicles:  Cholera Toxin
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3D reconstruction image of blood vessels in mouse adipose tissues (unfixed)

(By courtesy of Dr. Satoshi Nishimura, Department of Cardiovascular Medicine, Graduate School of Medicine, The University of Tokyo and Dr. Seiryo Sugiura, Department of Human and Engineered Environmental Studies, Graduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo.)

Multi-color imaging

Blue / Nuclei:  Hoechst33342
Green / actin rhodamine
Red / eGFP-GULT4

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Long-term,multi-dimensional livecell imaging

Long-term,multi-dimensional livecell imaging Long-term,multi-dimensional livecell imaging

Long-term, Six-dimensional Live-cell Imaging

Kazuo Yamagata, PhD, Wakayama Lab.(Laboratory for Genomic Reprogramming), Center for Developmental Biology, RIKEN
(Present post: Research Institute for Microbial Diseases, Osaka University)

IVF embryos were injected with a mixture of mRNAs for EGFP-α -tublin(Tublin,green) and H2B-mRFP1(H2B,red).The embryos were imaged by being exposed to two different wavelength of excitation(488 and 561 nm) at 7.5min intervals for about 70h and 51 images were acqired in the Z axis at each time point( total of 56,814 fluorescent images). As result of transplanting the embryos after imaging , all the pups were healthy, reproductively normal and not transgenic. Thus, this live-cell imaging technology is safe for full-term mouse development.

IVF:  in vitro fretilization

Long-term, Six-dimensional Live-cell Imaging

Left:  DIC
Right:  Confocal
Tubulin:  Green  
(EGFP- α -tubulin)
Null:  Red
(H2B-mRFP1)
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Micro PIV

Micro PIV

Visualization of warped interface between two fluids at a curve down stream of Y junction

(By courtesy of Seika Corporation (Japanese content).​ This experiment was done in the collaboration of the Oshima Laboratory, Institute of Industrial Science, The University of Tokyo.)

micro piv

Curved micro channel 
(width 100um×depth 50um)

micro piv

Shape analysis 
by volume rendering.

Instantaneous velocity distribution analysis of fluid flow in a round shape micro channel (width 100um×depth 50um)

(By courtesy of Seika Corporation (Japanese content). This experiment was done in the collaboration of the Oshima Laboratory, Institute of Industrial Science, The University of Tokyo.)

micro piv

Curved micro channel 
(width 100um×depth 50um)

micro piv

Shape analysis by volume rendering.

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