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Multicolor imaging system for visualizing biomolecules in cells

Research Project

Project/Area Number 18K19054
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 32:Physical chemistry, functional solid state chemistry, and related fields
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

Matsushita Michio  東京工業大学, 理学院, 准教授 (80260032)

Project Period (FY) 2018-06-29 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Keywords蛍光イメージ / 1分子観察 / 一分子観察
Outline of Final Research Achievements

In 2017, we developed cryogenic fluorescence microscope equipped with off-focusing imaging system. The microscope have localized individual fluorophores with angstrom spatial precision. However, the off-focusing imaging is not suitable for a cellular imaging because of a strong autofluorescence of cells. In the present project, we have developed a new cryogenic fluorescence microscope equipped with mutifocus imaging system. We demonstrated the mutifocus imaging of an individual fluorophore. The three dimensional position was localized with 1 nm precision. The experimental precision is 1.5 times of the theoretical limit.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

顕微鏡が開発されてから400年あまり、様々な顕微鏡が提案されてきた。しかし、細胞内部を分子レベルで見ることができる顕微鏡はいまだない。現在、医学薬学の分野でも分子レベルの研究が進んでいるが、実は最も大事な可視化技術が抜け落ちている。このままでは、生命現象の理解や疾患の克服などを実現することはとても困難である。本課題は、この人類の課題であった「細胞内分子レベルイメージング」を実現するための鍵となる技術であり、学術的にも社会的意義が高いと考えている。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (13 results)

  • [Journal Article] Aberration-corrected cryogenic objective mirror with a 0.93 numerical aperture2019

    • Author(s)
      Fujiwara Masanori、Ishii Takaki、Ishida Keita、Toratani Yasuharu、Furubayashi Taku、Matsushita Michio、Fujiyoshi Satoru
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 115 Issue: 3 Pages: 033701-033701

    • DOI

      10.1063/1.5110546

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nanometer Accuracy in Cryogenic Far-Field Localization Microscopy of Individual Molecules2019

    • Author(s)
      Furubayashi Taku、Ishida Keita、Kashida Hiromu、Nakata Eiji、Morii Takashi、Matsushita Michio、Fujiyoshi Satoru
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      Volume: 10 Issue: 19 Pages: 5841-5846

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.9b02184

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cryogenic Fluorescence Localization Microscopy of Spectrally Selected Individual FRET Pairs in a Water Matrix2018

    • Author(s)
      Tabe Hiroaki、Sukenobe Kei、Kondo Toru、Sakurai Atsunori、Maruo Minako、Shimauchi Akari、Hirano Mitsuharu、Uno Shin-nosuke、Kamiya Mako、Urano Yasuteru、Matsushita Michio、Fujiyoshi Satoru
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry B

      Volume: 122 Issue: 27 Pages: 6906-6911

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b03977

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 開口数0.93の収差補正クライオ対物鏡の開発2019

    • Author(s)
      石井啓暉, 虎谷泰靖, 藤原正規, 石田啓太, 藤芳暁, 松下道雄
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 高開口数蛍光顕微鏡の界面屈折に由来する収差の研究:メニスカスレンズによる収差補正2019

    • Author(s)
      石田啓太, 藤芳暁, 松下道雄
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 温度安定化循環水によるクライオ蛍光顕微鏡のナノレベル安定化2019

    • Author(s)
      滝島研人, 古林琢, 松下道雄, 藤芳暁
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] クライオ蛍光顕微鏡による分子確度イメージングの実現2019

    • Author(s)
      古林 琢、中田栄司、森井孝、藤芳暁、松下道雄
    • Organizer
      分子科学討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 三次元カメラ共焦点顕微鏡によるクライオ1分子イメージング2019

    • Author(s)
      松田剛、古林 琢、松下道雄、藤芳暁
    • Organizer
      分子科学討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] DNAオリガミを用いたクライオ超解像蛍光イメージング用色素の探索2019

    • Author(s)
      溝内雄太、石井啓暉、中田栄司、森井孝、藤芳暁、松下道雄
    • Organizer
      分子科学討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 高開口数かつ広視野のクライオ対物鏡2018

    • Author(s)
      石井啓暉,虎谷泰靖,藤原正規,石田啓太,藤芳暁,松下道雄
    • Organizer
      第12回分子科学討論会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] クライオ蛍光顕微観察における界面屈折に由来する収差の光学シミュレーションによる研究2018

    • Author(s)
      石田 啓太,藤芳暁,松下道雄
    • Organizer
      第12回分子科学討論会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] クライオ蛍光顕微鏡による二本鎖DNAの1分子光イメージング2018

    • Author(s)
      古林琢,石田啓太,松下道雄,藤芳暁
    • Organizer
      第12回分子科学討論会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] クライオ1分子顕微鏡の機械的安定化2018

    • Author(s)
      富永波輝,松下道雄,藤芳暁
    • Organizer
      第12回分子科学討論会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 生体内1分子イメージングのための三次元カメラの開発2018

    • Author(s)
      松田 剛,藤芳 暁,松下 道雄
    • Organizer
      第12回分子科学討論会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 3次元点像分布関数を測定することによる分子レベル光イメージング:光学シミュレーション2018

    • Author(s)
      石田啓太, 古林琢, 松下道雄, 藤芳暁
    • Organizer
      日本物理学会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 3次元点像分布関数を測定することによる分子レベル光イメージング:実験2018

    • Author(s)
      古林琢, 石田啓太, 松下道雄, 藤芳暁
    • Organizer
      日本物理学会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-07-25   Modified: 2021-02-19  

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