時間分解顕微ラマン分光による動的細胞構造解析

• Project/Area Number: 15655002
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Physical chemistry
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 竹内 英夫 東北大学, 大学院・薬学研究科, 教授 (30111454)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2004: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2003: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
• Keywords: ラマン分光 / 細胞 / タンパク質 / 構造 / 時間分解測定 / ダイナミックス

Research Abstract

マイクロチップ上に細い溝を掘り、その中をDNAやタンパク質を泳動させるマイクロチップ電気泳動法が、最近、実用化された。本研究では、最新のマイクロチップ技術を取り入れ、マイクロチップ上で細胞に刺激を与えて活性化し、さらに、そのまま、マイクロチップ上の溝の中を、刺激応答の時系列に添って細胞を一列に並べ、細胞の動的な構造変化を顕微ラマン分光法で詳細に調べる方法を開発することを目的とした。細胞を流すための溝のサイズを、これまでの報告を参考に検討した結果、本研究の目的に最適な溝のサイズは幅50μm、深さ15μmであるとの結論に達したので、それに基づき、上記サイズを有する溝を2本、およびこれらの溝に合流する溝1または2本を十字型に配置したマイクロチップを設計し、マイクロチップの受託製作専門企業に製作を委託した。一方、顕微ラマン分光法を用いて観察する細胞として、赤血球を血液から分離精製した。赤血球にジチオナイトのような還元剤を加えると、赤血球内のヘモグロビンはオキシ型からデオキシ型に変換されるが、その変化過程を顕微ラマン分光法を用いて解析することを、動的細胞構造解析への第一歩と位置付け、実験条件の詳細な検討を行なった。その結果、適切な電圧をかけることにより、マイクロチップの溝の中を赤血球を一定速度で流すことに成功し、刺激応答の時系列に添って細胞を一列に並べるという目的が達成できた。また、流れている赤血球を顕微鏡下で観察することも可能となった。マイクロチップの溝表面の滑らかさを向上させることやマイクロチップの上に貼り付けるカバーグラスの厚さを薄くするなどの改良を加えれば、動的細胞構造解析のための時間分解顕微ラマン分光法の基礎を確立できる見通しが立った。