杉 拓磨TAKUMA SUGI

Last Updated :2024/06/18

所属・職名
大学院統合生命科学研究科 特定教授
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メールアドレス
sugithiroshima-u.ac.jp
自己紹介
コンピュテーショナルイメージングは光工学と情報科学が融合した光イメージング技術です。その1つであるライトフィールド光学技術では、共焦点顕微鏡のような空間スキャンが必要なく、たった1回のカメラ露光で3D空間を撮影可能なため、従来の光学顕微鏡の1000倍以上高速に3D像をイメージングできますが、そのトレードオフとして空間分解能が低く汎用化されていませんでした。私たちは情報科学的な画像処理技術の開発により、その空間分解能を1細胞解像度に高めることに成功し、独自の4D技術を確立しました。この技術と量子センサーやオプトジェネティクス技術などのフォトニクス、さらには数理モデリング等の物理学を融合し、脳神経回路の情報処理機構を始めとする生体内ダイナミクスの研究を行なっています。

基本情報

主な職歴

  • 2003年04月01日, 2004年03月31日, 武田薬品工業株式会社, 化学研究所, 研究員
  • 2007年04月01日, 2011年03月31日, 名古屋大学, 大学院理学研究科生命理学専攻, CREST博士研究員
  • 2011年04月01日, 2012年09月30日, 京都大学, 大学院工学研究科分子工学専攻, 日本学術振興会特別研究員PD
  • 2012年, 2016年, 京都大学, 物質-細胞統合システム拠点, 特任助教
  • 2012年10月01日, 2016年03月31日, 国立研究開発法人 科学技術振興機構, さきがけ専任研究者
  • 2016年08月01日, 2018年03月31日, 滋賀医科大学, 神経難病研究センター, 特任准教授
  • 2018年04月01日, 2020年03月31日, 滋賀医科大学, 神経難病研究センター, 助教
  • 2020年04月01日, 2021年03月31日, 広島大学, 大学院統合生命科学研究科, 特任准教授
  • 2021年04月01日, 広島大学, 大学院統合生命科学研究科, 准教授
  • 2023年03月23日, 広島大学, 特定教授

学歴

  • 京都大学, 工学部工業化学科, 1997年04月, 2001年03月
  • 京都大学, 大学院研究科, 分子工学専攻, 2001年04月, 2003年03月
  • 京都大学, 大学院生命科学研究科, 高次生命科学専攻, 2004年04月, 2007年03月
  • 京都大学, 博士(生命科学), 2007年05月

学位

  • 博士(生命科学) (京都大学)

研究分野

  • 生物学 / 生物科学 / 生物物理学
  • 総合生物 / 神経科学 / 神経生理学・神経科学一般
  • 生物学 / 基礎生物学 / 遺伝・染色体動態

所属学会

  • 日本生物物理学会
  • 日本神経科学学会
  • 日本分子生物学会

教育活動

授業担当

  1. 2024年, 学部専門, 2ターム, 先端生物学
  2. 2024年, 学部専門, 1ターム, 基礎生物科学A
  3. 2024年, 学部専門, 4ターム, 分子遺伝学B
  4. 2024年, 学部専門, セメスター(後期), 分子遺伝学演習
  5. 2024年, 学部専門, セメスター(後期), 生物科学基礎実験IV
  6. 2024年, 修士課程・博士課程前期, 1ターム, 生命理学概論
  7. 2024年, 修士課程・博士課程前期, 3ターム, 生命医科学セミナー A
  8. 2024年, 修士課程・博士課程前期, 3ターム, 生命医科学セミナー B
  9. 2024年, 修士課程・博士課程前期, 年度, 生命医科学特別研究
  10. 2024年, 修士課程・博士課程前期, セメスター(前期), 生命医科学特別演習A
  11. 2024年, 修士課程・博士課程前期, セメスター(後期), 生命医科学特別演習B
  12. 2024年, 博士課程・博士課程後期, 3ターム, 生命医科学セミナーC
  13. 2024年, 博士課程・博士課程後期, 年度, 統合生命科学特別研究
  14. 2024年, 博士課程・博士課程後期, 3ターム, 生命医科学セミナーD
  15. 2024年, 博士課程・博士課程後期, 3ターム, 生命医科学セミナーE
  16. 2024年, 修士課程・博士課程前期, 2ターム, ゲノム編集の基礎と実践
  17. 2024年, 修士課程・博士課程前期, ターム外(前期), ゲノム編集基礎演習
  18. 2024年, 博士課程・博士課程後期, 3ターム, ゲノム編集先端研究特論A

研究活動

学術論文(★は代表的な論文)

  1. ★, Development and application of 4D light-field and quantum imaging technologies, SPIE, 12608巻, pp. 184-185, 20230920
  2. ★, Caenorhabditis elegans transfers across a gap under an electric field as dispersal behavior, Current Biology, 33巻, 13号, pp. 2668-+, 20230710
  3. ★, Genome Editing of C. elegans, Methods Mol Biol, 2637巻, pp. 389-396, 20230212
  4. ★, The Large-Scale Cultivation of Nematodes to Study Their Collective Behaviors, Journal of Visualized Experiments, 198号, 202308
  5. ★, Human FAM3C restores memory-based thermotaxis of Caenorhabditis elegans famp-1/m70.4 loss-of-function mutants, PNAS NEXUS, 1巻, 5号, 202211
  6. Controllable Biological Rhythms and Patterns, JOURNAL OF ROBOTICS AND MECHATRONICS, 34巻, 2号, pp. 253-256, 202204
  7. ★, All-Optical Wide-Field Selective Imaging of Fluorescent Nanodiamonds in Cells, In Vivo and Ex Vivo., ACS Nano, 15巻, 8号, pp. 12869-12879, 2021
  8. ★, Calcium imaging in freely behaving Caenorhabditis elegans with well-controlled, nonlocalized vibrations, J Vis Exp, 2021
  9. Collective pattern formations of animals in active matter physics, BIOPHYSICS AND PHYSICOBIOLOGY, 18巻, pp. 254-262, 2021
  10. ★, Tracking the 3D Rotational Dynamics in Nanoscopic Biological Systems., J Am Chem Soc, 142巻, 16号, pp. 7542-7554, 2020
  11. ★, C. elegans collectively forms dynamical networks., Nature Communications, 10巻, 1号, pp. 683, 2019
  12. Lipid class composition of membrane and raft fractions from brains of individuals with Alzheimer's disease., Biochem Biophys Rep, 20巻, pp. 10074, 2019
  13. FAM3C in Alzheimer’s disease. A risk-related molecule and potential therapeutic target., The Neuroscience of Dementia, 2019
  14. ★, Noninvasive Mechanochemical Imaging in Unconstrained Caenorhabditis elegans., Materials, 11巻, 6号, 2018
  15. ★, Nanoscale Mechanical Stimulation Method for Quantifying C. elegans Mechanosensory Behavior and Memory, Analytical Sciences, 32巻, 11号, pp. 1164, 2016
  16. ★, Optically Detected Magnetic Resonance of Nanodiamonds In Vivo; Implementation of Selective Imaging and Fast Sampling., J Nanosci Nanotechnol, 15巻, 2号, pp. 1014-1021, 2015
  17. ★, High-throughput optical quantification of mechanosensory habituation reveals neurons encoding memory in Caenorhabditis elegans., Proc Natl Acad Sci USA, 2014
  18. ★, Simplified method for cell-specific gene expression analysis in Caenorhabditis elegans, Biochem Biophys Res Commun, 450巻, 1号, pp. 330-334, 2014
  19. ★, Versatile strategy for isolating transcription activator-like effector nuclease-mediated knockout mutants in Caenorhabditis elegans, Dev Growth Differ, 56巻, 1号, pp. 78-85, 2014
  20. ★, Real-Time Background-Free Selective Imaging of Fluorescent Nanodiamonds in Vivo, Nano Letters, 12巻, 11号, pp. 5726-5732, 2012
  21. ★, Identification of the AFD neuron as the site of action of the CREB protein in Caenorhabditis elegans thermotaxis, EMBO reports, 12巻, 8号, pp. 855-862, 2011
  22. ★, Regulation of behavioral plasticity by systemic temperature signaling in Caenorhabditis elegans., Nature Neuroscience, 14巻, 8号, pp. 984, 2011
  23. ★, Structural insights into the PIP2 recognition by syntenin-1 PDZ domain., Biochem Biophys Res Commun, 366巻, 2号, pp. 373-378, 2008
  24. ★, Crystal structures of autoinhibitory PDZ domain of Tamalin: implications for metabotropic glutamate receptor trafficking regulation, EMBO Journal, 26巻, 8号, pp. 2192-2205, 2007

著書等出版物

  1. 2023年09月12日, The Science of Soft Robots, Springer Singapore, 2023年09月12日, 20230912, 単行本(学術書), 共著, 英語, Takuma Sugi, Hiroshi Ito, 978-981-19-5176-3
  2. 2022年05月24日, Biotremology: Physiology, Ecology, and Evolution, Springer Cham, 2022年05月24日, 20220524, 単行本(学術書), 共著, 英語

招待講演、口頭・ポスター発表等

  1. ライトフィールドイメージングとアクティブマターの世界, 杉拓磨, 新結晶成長学シンポジウム, 2024年03月28日, 招待, 日本語
  2. 高分解能ライトフィールド顕微鏡の開発と生体機能計測への応用, 今村隆輝, 臼杵深, 片岡直也, 杉拓磨, 第71回応用物理学会春季学術講演会, 2024年03月23日, 通常, 日本語
  3. シングルセル3 Dオプトジェネティクス技術の開発と応用, 井上智好, 今村隆輝, 臼杵深, 片岡直也, 杉拓磨, 第71回応用物理学会春季学術講演会, 2024年03月21日, 通常, 日本語
  4. 超解像ライトフィールド顕微鏡の開発, 八木玲士, 臼杵深, 關根惟敏, 三浦憲二郎, 杉拓磨, 2024年度精密工学会春季大会学術講演会, 2024年03月13日, 通常, 日本語
  5. コンピュテーショナルイメージングが拓く4D生命科学の世界, 杉拓磨, 第六回形態解析ワークショップ, 2024年03月09日, 招待, 日本語
  6. コンピュテーショナルイメージングが拓く4D生命科学の世界, 杉拓磨, 立命館大学セミナー, 2024年01月15日, 招待, 日本語
  7. コンピュテーショナルイメージングが拓く4D生命科学の世界, 杉拓磨, 純正・応用化学セミナー, 2024年01月15日, 招待, 日本語
  8. 生体内3D温度計測技術の開発と応用, 中根有梨奈, 前岡遥花、五十嵐龍治、臼杵深、杉拓磨, 第61回日本生物物理学会年会, 2023年11月14日, 通常, 英語
  9. Development of real-time 3D multi-particle tracking by high-resolution light-field microscopy, 今村隆輝, 臼杵深, 片岡直也, 杉拓磨, 第61回日本生物物理学会年会, 2023年11月14日, 通常, 日本語
  10. ライトフィールドイメージングが拓く4D生命科学の世界, 杉拓磨, 生理研研究会「極限環境適応」, 2023年11月09日, 招待, 日本語
  11. 生体内4D量子温度イメージング技術の開発と応用, 中根有梨奈, 前岡遥花、五十嵐龍治、臼杵深、杉拓磨, 第32回日本バイオイメージング学会学術集会, 2023年11月03日, 通常, 日本語
  12. 高分解能ライトフィールド顕微鏡によるリアルタイム三次元多粒子追跡技術の開発, 今村隆輝, 臼杵深, 片岡直也, 杉拓磨, 第32回日本バイオイメージング学会学術集会, 2023年11月03日, 通常, 日本語
  13. コンピュテーショナル4Dイメージング技術の開発と応用, 杉拓磨, 第32回日本バイオイメージング学会学術集会, 2023年11月03日, 招待, 日本語
  14. ライトフィールド4Dイメージング技術の開発と応用, 杉拓磨, 数理生命科学Pシンポジウム, 2023年09月28日, 招待, 日本語
  15. 生物試料の三次元計測のためのライトフィールド顕微鏡の開発 -結像型と非結像型の複合ライトフィールド光学系-, 八木玲士, 臼杵深, 關根惟敏, 三浦憲二郎, 杉拓磨, 2023年度精密工学会秋季大会学術講演会, 2023年09月15日, 通常, 日本語
  16. Development of 4D light-field microscopy for understanding statistical physics dynamics, Ryuki Imamura, Shin Usuki, Takuma Sugi, 28th International Conference on Statistical Physics, STATPHYS28, 2023年08月07日, 通常, 英語
  17. Development and application of 4D light-field and quantum imaging technologies, 杉拓磨, Biomedical Imaging and Sensing Conference (BISC), 2023年04月21日, 招待, 英語
  18. スキャンレス4Dライトフィールドイメージング技術の開発と応用, 杉拓磨, 第14回 光塾, 2023年01月18日, 招待, 日本語
  19. Development and application of a real-time 4D quantum temperature imaging system, 前岡遥花, 五十嵐龍治、臼杵深、杉拓磨, 第14回 光塾, 2023年01月18日, 通常, 日本語
  20. 社会性の神経基盤の解明に向けたシングルショット4D計測技術の開発, 今村隆輝, 臼杵深, 杉拓磨, 第14回 光塾, 2023年01月18日, 通常, 日本語
  21. ライトフィールドzトラッキング技術の開発と神経老化メカニズムへの応用, 成相壮一郎, 前岡遥花、広瀬真理枝、臼杵深、杉拓磨, 第14回 光塾, 2023年01月18日, 通常, 日本語
  22. スキャンレスシングルショット4Dイメージング技術の開発と応用, 杉拓磨, 定量生物学の会 第十回年会, 2022年12月15日, 招待, 日本語
  23. Development and application of a real-time 4D quantum temperature imaging system, 前岡遥花, 五十嵐龍治、臼杵深、杉拓磨, 定量生物学の会 第十回年会, 2022年12月15日, 通常, 日本語
  24. 社会性行動の理解に向けたオペランド4D 計測技術の開発, 今村隆輝, 臼杵深, 杉拓磨, 定量生物学の会 第十回年会, 2022年12月15日, 通常, 日本語
  25. スキャンレス4Dライトフィールドイメージング技術の開発と応用, 杉拓磨, 第5回ExCELLSシンポジウム, 2022年12月12日, 招待, 日本語
  26. シングルショット3D熱計測技術の開発と応用, 前岡遥花, 五十嵐龍治, 臼杵深, 杉拓磨, 日本分子生物学会年会, 2022年11月30日, 通常, 日本語
  27. 生体内リアルタイム4D量子温度イメージング技術の開発と応用, 前岡遥花, 五十嵐龍治, 臼杵深, 杉拓磨, 量子生命科学先端フォーラム2022, 2022年11月26日, 通常, 日本語
  28. Development of real-time 4D quantum temperature imaging system to measure intercellular thermal diffusivity, The 5th IFQMS, 2022年11月25日, 通常, 英語
  29. 動物集団による状態転移と高分解能ライトフィールド顕微鏡開発, 杉拓磨, 第41回 日本動物行動学会, 2022年11月24日, 招待, 日本語
  30. 動物の極限環境適応戦略の理解と4Dイメージング技術開発, 杉拓磨, 生理研研究会「極限環境適応」, 2022年11月10日, 招待, 日本語
  31. Active Matter Physics and High-speed Single-shot 4D Imaging, 杉拓磨, The 31st International Toki Conference on Plasma and Fusion Research, 2022年11月08日, 招待, 英語
  32. A new light-field microscope system for high-resolution 3D bio-imaging, Reiji Yagi, Shin Usuki, Kenjiro T. Miura, Tadatoshi Sekine, Takuma Sugi, The 9th International Conference of Asian Society for Precision Engineering and Nanotechnology (ASPEN 2022), 2022年11月04日, 通常, 英語
  33. Development of High-Resolution Light-field Microscopy for Single-shot 3D Volumetric Imaging, 今村隆輝, 臼杵深, 片岡直也, 杉拓磨, 日本生物物理学会年会, 2022年09月29日, 通常, 英語
  34. 生体内高感度シングルショット3D 温度イメージング技術の開発, 前岡遥花, 五十嵐龍治、臼杵深、杉拓磨, 第60回日本生物物理学会年会, 2022年09月29日, 通常, 英語
  35. ナノ分解能シングルショット 3D ライトフィールド顕微鏡の開発, 今村隆輝, 臼杵深, 杉拓磨, 第31回日本バイオイメージング学会年会, 2022年09月04日, 通常, 日本語
  36. 高感度ライトフィールド3D 量子センシング技術の開発, 前岡遥花, 五十嵐龍治, 臼杵深, 杉拓磨, 第31回日本バイオイメージング学会年会, 2022年09月04日, 通常, 日本語
  37. 光線空間を1つかみに支配するライトフィールド技術開発と脳神経活動計測への応用, 杉拓磨, The 110th Scienc-ome, 2022年08月31日, 招待, 日本語
  38. Understanding the principle of collective behaviors and development of real-time high-resolution light-field imaging, 杉拓磨, 第55回発生生物学会年会, 2022年05月31日, 招待, 日本語
  39. 量子センシングのための自動個体追尾システムの高速化, 前岡遥花, 杉拓磨, 第69回応用物理学会春季学術講演会, 2022年03月24日, 通常, 日本語
  40. 動物集団による状態転移と高分解能ライトフィールド顕微鏡開発, 杉拓磨, 東大物性研セミナー, 2022年02月17日, 招待, 日本語
  41. ライトフィールド顕微鏡による三次元計測, 臼杵深, 關根惟敏,三浦憲二郎,前岡遥花,執行航希,杉拓磨, レーザー学会, 2022年01月14日, 招待, 日本語
  42. 超高速高解像三次元イメージング技術の開発とその応用, 杉拓磨, 量子生命科学会 第2回大会, 2021年12月25日, 招待, 日本語
  43. Development of a whole neural network tracking system for real-time high-resolution light-field imaging in freely behaving C. elegans, 前岡遥花, 執行航希、杉拓磨, 第59回日本生物物理学会年会, 2021年12月16日, 通常, 日本語
  44. 3D 選択的イメージングに向けたライトフィールドトラッキング技術の開発, 前岡遥花, 杉拓磨, 量子生命科学先端フォーラム2021, 2021年12月16日, 通常, 日本語
  45. 線虫C. elegans における温度分布計測のための個体トラッキングシステムの開発, 前岡遥花, 八木玲士, 執行航希, 臼杵深, 杉拓磨, 第5回分子ロボティクス年次大会, 2021年11月06日, 通常, 日本語
  46. 全神経活動リアルタイム計測のための全自動全神経細胞捕捉システムの開発, 前岡遥花, 執行航希, 杉拓磨, Optics&Photonics Japan 講演会, 2021年10月28日, 通常, 日本語
  47. 生物試料の三次元計測のためのライトフィールド顕微鏡の開発-画素ずらしによる高分解能化と蛍光観察-, 臼杵深, 關根惟敏,三浦憲二郎,前岡遥花,執行航希,杉拓磨, 2021年度精密工学会秋季大会学術講演会, 2021年09月21日, 通常, 日本語
  48. 全神経活動リアルタイム計測のための全自動全神経細胞捕捉システムの開発, 前岡遥花, 執行航希, 杉拓磨, 第82回応用物理学会 秋季学術講演会, 2021年09月13日, 通常, 日本語
  49. ライトフィールド3D量子センシング技術の開発, 前岡遥花, 五十嵐龍治、臼杵深、杉拓磨, 日本生物物理学会 中国四国支部大会(第13回), 2021年05月28日, 通常, 日本語
  50. 全神経活動リアルタイム計測のための個体自動捕捉システムの開発, 前岡遥花, 執行航希, 杉拓磨, 日本生物物理学会 中国四国支部大会(第12回), 2021年05月22日, 通常, 日本語
  51. 線虫の全脳イメージングを目指したライトフィールド顕微鏡の開発, 執行航希, 前岡遥花, 八木玲士,島袋主基、臼杵深、杉拓磨, 第68回日本応用物理学会春季学術講演会, 2021年03月16日, 通常, 日本語
  52. Development of Light field microscope for whole brain imaging of C. elegans, Kazuki Shigyo, Haruka Maeoka, Reiji Yagi, Kazuki Shimabukuro, Shin Usuki, Takuma Sugi, Taiwan-Japan Joint workshop, 2021年03月08日, 通常, 英語
  53. 個体集団の再構成とその情報伝播機構の研究, 杉拓磨, 「細胞を創る」研究会 13.0, 2020年11月12日, 招待, 日本語
  54. マイクロマシン「線虫C. エレガンス」集団を操作する, 杉拓磨, 科研費新学術領域領域合同シンポジウム-ソフトロボット学と発動分子科学の境界-, 2020年11月04日, 招待, 日本語
  55. 線虫の全脳イメージングを目指したライトフィールド顕微鏡の開発, 杉拓磨, 日本放射線影響学会第63回大会, 2020年10月15日, 招待, 日本語

外部資金

競争的資金等の採択状況

  1. 科学研究費補助金・基盤研究(A), 動物集団における情報伝達機構の解明, 2024年04月01日, 2028年03月31日
  2. 科学研究費補助金・挑戦的研究 (開拓), 3次元空間の1 細胞光遺伝学の創成, 2023年07月01日, 2027年03月31日
  3. 科学研究費補助金・学術変革領域研究(B)総括班, マルチスケール4D生物学の創成, 2023年04月01日, 2026年03月31日
  4. 科学研究費補助金・学術変革領域研究(B)計画研究, 細胞内3D環境のマルごとシングルショット計測技術の開発と応用, 2023年04月01日, 2026年03月31日
  5. 創発的研究支援事業, 革新的リアルタイム三次元計測・操作技術の開発と応用, 2023年04月01日, 2026年03月31日
  6. 研究成果展開事業 研究成果最適展開支援プログラム(A-STEP)産学共同【育成型】, スキャンレス4Dイメージング・操作顕微鏡の開発, 2022年10月01日, 2025年03月31日
  7. 未来社会創造事業(探索加速型), 生体内三次元動態のオペランド解析技術の開発, 2022年10月01日, 2025年03月31日
  8. キヤノン財団・新産業を生む科学技術, 超高速高分解能3D計測・操作を実現する新顕微鏡の開発, 2022年04月01日, 2025年03月31日
  9. 科学研究費補助金・基盤研究(C), 情報流のパス展開理論と神経ネットワーク活動計測に基づく生物の行動決定機構の解明, 2022年04月01日, 2025年03月31日
  10. 研究成果展開事業大学発新産業創出プログラムプロジェクト推進型, 超高速高解像4Dイメージング顕微鏡技術の事業課検証, 2022年/0月8/日, 2023年/0月3/日
  11. 科学研究費補助金・基盤研究(B), 個体集団における状態転移機構の解明, 2021年04月01日, 2024年03月31日
  12. 革新的先端研究開発支援事業, 全ライフコース全脳イメージングによる力覚応答反応低下機構の解明, 2019年10月01日, 2023年03月31日
  13. 科学研究費補助金・新学術領域研究 計画研究, コントローラブルな生物リズム・パターンの創成, 2018年06月29日, 2023年03月31日
  14. 科学研究費補助金・基盤研究(B), ストレス応答特異性を規定する時間情報コードの解読, 2018年04月01日, 2021年03月31日

社会活動

学術会議等の主催

  1. 極限環境適応 2022