Development of super-resolution microscopy using unstained specimens and its application for tracking intracellular distribution of photosynthetic pigments
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22K03554
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13040:Biophysics, chemical physics and soft matter physics-related
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
杉崎 満 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (20360042)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村上 明男 神戸大学, 理学研究科, 理学研究科研究員 (50304134)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 顕微鏡 / 光合成 / 光物性 / 生物物理 / 非線形光学 / 超解像度顕微鏡 |
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| Outline of Research at the Start |
非線形分光法を応用した新しい超解像度顕微鏡法を開発し，試料を染色することなく回折限界を超える顕微鏡画像の取得する方法を確立する．本手法の有効性を示すために，藻類中に含まれる光合成色素の分布を非破壊的に可視化することに挑戦する．本研究では蛍光物質であるクロロフィルに加え，非蛍光性物質であるカロテノイドに着目をする．特にカロテノイドは，従来の蛍光顕微鏡法ではその機能を直接的に評価することが非常に困難であったが，今回開発する手法を用いることで，その場観測が可能になるものと期待している．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，線形，および非線形分光法を応用した新しい超解像度顕微鏡法を開発することにより，試料を染色することなく回折限界を超える空間分解能で顕微鏡画像の取得する方法を確立することを目標としている．開発する手法を用いることにより，従来の顕微鏡観察よりも高分解能で光合成色素の細胞内分布が可視化されるものと期待している．
昨年までの研究において，Fluorescence emission difference (FED) 法を用いた顕微鏡を構築し回折限界を超える空間分解能を達成した．本年度は更なる空間分解能の向上のために，顕微鏡の改造を行った．具体的には，画像を取得する際の励起光およびdepletion光の走査方法を，ピエゾ素子を用いたステージスキャン型からガルバノスキャナ―を用いたビームスキャン型に変更した．光学配置やデータの取得方法を工夫することにより，画像のピクセル間隔が約5倍向上し，その結果，空間分解能をほぼ理論限界値に到達させることができた．試料の劣化を最小限に抑えるため，今後は画像の取得時間の短縮が課題となる．
また本年度の研究において，本研究で着目しているシアノバクテリアの光学素過程を観測するためには，従来よりも短波長のレーザーを用いたほうがスペクトルの微細構造がより明瞭に観測可能となることが分かってきた．そのため，昨年度開発を行ったスペクトル分解顕微分光システムの改良も行った．その結果，ステート遷移に伴う光合成色素の空間分布の明確な変化を観測することができた．さらに顕微鏡観測で得られた画像から予想される細胞内における3次元的な色素の空間分布を決定するために，プログラムを作製した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
初年度に装置の故障があったため．本年度はその遅れをかなり取り返したと考えているが，現在もデータ取得に遅れが生じている．
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| Strategy for Future Research Activity |
スペクトル分解顕微鏡観察においては，励起光の形状を工夫することにより，さらに空間分解能を向上させることができると考えているため，来年度はこの課題を遂行する．これにより，FED法とスペクトル分解顕顕微鏡の融合が可能となり，スペクトル分解FED顕微鏡法が実現されるものと考えている．
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Report
(2 results)
Research Products
(4 results)
