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歩くナノ○○計の創成

Publicly

Project AreaMolecular Science for Nanomedicine
Project/Area Number 24107522
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

鈴木 団  早稲田大学, 重点領域研究機構, 主任研究員(研究院准教授) (40350475)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
Fiscal Year 2013: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Keywords生物物理 / ナノ材料創製 / ナノ材料評価 / 運動・輸送 / 細胞情報・動態 / 単一細胞 / 温度 / バイオイメージング / ナノバイオロジー / 熱 / 蛍光顕微鏡
Research Abstract

2013年度は、昨年度までに性能改善に成功していたナノ温度計(Oyama, et al., 2012)を用いて、細胞内の温度を測定するプローブを新規に開発した(Takei, et al., 2014)。温度感受性のある蛍光色素Eu-TTAと、温度応答しない蛍光色素Rhodamine 101の両者をポリマーナノ粒子へ封入したナノ粒子を作成した。2つの蛍光色素の強度比の温度応答性を予め校正しておくことで、強度比を計算すれば温度を求めることができる。さらに粒子が顕微鏡の焦点からずれても、焦点ズレによる蛍光強度の変化を、強度比の計算によりキャンセルして温度を求められる。ポリマーマトリクスにより、環境応答性のある蛍光色素が環境変化から隔離されるよう設計し、実際に、pH(4-10)、イオン強度(KCl 0-500 mM)、タンパク質濃度(BSA 0-45 wt%)、粘性(1-220 cP)といった広い範囲で影響を受けず、しかし温度だけに応答することを確認できた。これをヒト由来培養ガン細胞であるHeLa細胞へ導入したところ、酸性オルガネラであるエンドソームに局在していた。また温度をゆっくりと変化させた場合には、細胞が動いても細胞内の温度が計測できること、細胞内外の温度は計測精度の範囲内で等しいことが示された。次にカルシウムイオノフォアにより細胞内Ca2+濃度を急に上昇させると、温度分布が一つの細胞内で時間的および空間的に不均一となり、これは細胞全体の平均値を取ると、温度上昇と細胞内Ca2+上昇とには正の相関があった。このことから、本実験で計測された発熱の熱源は、Ca2+により活性化するものであることが強く示唆された。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report

Research Products

(25 results)

All 2014 2013 2012 Other

All Journal Article Presentation

  • [Journal Article] A Nanoparticle-Based Ratiometric and Self-Calibrated Fluorescent Thermometer for Single Living Cells2014

    • Author(s)
      Takei, Y., Arai, S., Murata, A., Takabayashi, M., Oyama, K., Ishiwata, S., Takeoka, S., and Suzuki M.
    • Journal Title

      ACS Nano.

      Volume: 8 Pages: 198-206

    • DOI
      10.1021/nn405456e
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 歩くナノ温度計2013

    • Author(s)
      鈴木団、大山廣太郎、石渡信一
    • Journal Title

      生物物理

      Volume: 53(3) Pages: 158-159

    • NAID
      10031159069
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Walking nanothermometers: Spatiotemporal temperature measurement of transported acidic organelles in single living cells.2012

    • Author(s)
      Kotaro Oyama
    • Journal Title

      Lab Chip

      Volume: 12 Pages: 1591-1593

    • DOI
      10.1039/c2lc00014h
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mass Spectrometric Screening of Ligands with Lower Off-rate from a Clicked-based Pooled Library.2012

    • Author(s)
      Arai, S., Ishiwata, S., et al.
    • Journal Title

      ACS Combinatorial Science

      Volume: 14 Pages: 451-455

    • DOI
      10.1021/co300028n
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Thermal activation of cardiac thin filaments induces contraction without intracellular Ca2+ releases: studies with cardiomyocytes and an in vitro motility assay.2014

    • Author(s)
      Oyama, K., Ishii, S., Arai, T., Shintani, S.A., Itoh, H., Fukuda, H., Suzuki, M. and Ishiwata, S.
    • Organizer
      Biophysical Society the 58th Annual Meeting
    • Place of Presentation
      サンフランシスコ、米国
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Thermometry in aqueous solution at single cell-scale using fluorescent nanothermometers2014

    • Author(s)
      Suzuki, M.
    • Organizer
      The 91st Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
    • Place of Presentation
      鹿児島
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Microscopic analysis of calcium dynamics to various temperature stimuli in a WI-38 cell.2013

    • Author(s)
      Itoh, H., Suzuki, M., Oyama, K. and Ishiwata, S.
    • Organizer
      卓越した大学院拠点形成支援事業 スタートアップ・シンポジウ ム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2013-03-19
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of walking nano-*-meters.2013

    • Author(s)
      Suzuki, M.
    • Organizer
      ナノメディシン分子科学 公開国際シンポジウム「細胞内の分子 世界を探る:化学・物理・生物学の統合による医療革命を目指し て」
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2013-03-10
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] メゾスコピック領域でのエネルギー変化測定・撹乱による生物機能の解明と操作に関する研究2013

    • Author(s)
      鈴木団
    • Organizer
      第5回生物学・化学・情報科学融合のための戦略的先進理工学 研究基盤の形成事業シンポジウム「ライフイノベーション創出に 向けたフュージョンバイオテクノロジー展開」-融合の展開と実 践-
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2013-03-06
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Microscopic heat pulses induce Ca2+-independent contraction of cardiomyocytes.2013

    • Author(s)
      Oyama, K., Mizuno, A., Shintani, S.A., Itoh, H., Serizawa, T., Fukuda, N., Suzuki, M., and Ishiwata S.
    • Organizer
      米国生物物理学会第57回年会
    • Place of Presentation
      米国
    • Year and Date
      2013-02-02
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Fluorescent nanoparticle as a temperature sensor in single living cells.2013

    • Author(s)
      Suzuki, M.
    • Organizer
      The Taiwan-Japan Nanomedicine Meeting
    • Place of Presentation
      台湾
    • Year and Date
      2013-01-13
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Ca2+-coupled local thermogenesis in a single HeLa cell measured by polymeric nanoparticles as ratiometric nanothermometers.2013

    • Author(s)
      Takei, Y., Arai, S., Murata, A., Takabayashi, M., Oyama, K., Ishiwata, S., Takeoka, S. and Suzuki, M.
    • Organizer
      The 5th EMBO Meeting
    • Place of Presentation
      アムステルダム、オランダ
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Single cell-scale thermometry by fluorescent temperature reporters2013

    • Author(s)
      Suzuki, M.
    • Organizer
      7th International Symposium on Nanomedicine (ISNM 2013)
    • Place of Presentation
      北九州
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Spot-by-spot thermometry in aqueous solution by fluorescent temperature reporters under optical microscope2013

    • Author(s)
      Suzuki, M.
    • Organizer
      International Symposium on Nanomedicine Molecular Science (NMMS 2013)
    • Place of Presentation
      東京
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 単一ナノ粒子計測による単一HeLa細胞内の温度依存的な機能活性の測定と活性依存的な熱発生の検出2013

    • Author(s)
      鈴木団、新井敏、村田篤、大山廣太郎、高林昌生、武井義明、石渡信一、武岡真司
    • Organizer
      第62回高分子討論会
    • Place of Presentation
      金沢
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Ca2+-decoupled contraction of single rat adult cardiomyocytes induced by microscopic heat pulse.2012

    • Author(s)
      Oyama, K., Mizuno, A., Shintani, S.A., Itoh, H., Serizawa, T., Fukuda, N., Ishiwata S. and Suzuki, M.
    • Organizer
      The American Society for Cell Biology, 2012 Annual Meeting
    • Place of Presentation
      米国
    • Year and Date
      2012-12-15
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of ratiometric fluorescent nanothermometer and its application to living cells.2012

    • Author(s)
      武井義明、新井敏、村田篤、大山廣太郎、高林昌 生、石渡信一、武岡真司、鈴木団
    • Organizer
      第35回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      福岡
    • Year and Date
      2012-12-10
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Fluorescent Nanoparticles for the Temperature Measurement inside Living Cells with Spatiotemporal Resolution.2012

    • Author(s)
      Suzuki, M.
    • Organizer
      The 2012 Small Sciences Symposium -Frontiers in Nanomedicine-
    • Place of Presentation
      シンガポール
    • Year and Date
      2012-12-10
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Ca2+-independent on-off regulation of a cardiomyocyte by microscopic heat pulses.2012

    • Author(s)
      Oyama, K., Mizuno, A., Shintani, S., Itoh, H., Serizawa, T., Fukuda, N., Suzuki, M., and Ishiwata S.
    • Organizer
      第50回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-09-20
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Temperature dependency of Ca2+ dynamics in a migrant cell.2012

    • Author(s)
      Itoh, H., Suzuki, M., Oyama, K. and Ishiwata, S.
    • Organizer
      Joint Meeting of the 45th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists and the 64th Annual Meeting of the Japan Society for Cell Biology
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2012-05-28
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 見えないパラメータに着目した細胞生物物理学- 温度(熱)と力(仕事)-

    • Author(s)
      鈴木団
    • Organizer
      ナノメディシン分子科学第二回若手の会
    • Place of Presentation
      京都
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Microscopic thermometry in a living cell by fluorescent nanoprobes.

    • Author(s)
      Suzuki, M.
    • Organizer
      Japan-A*STAR Advanced Diagnostics Forum
    • Place of Presentation
      Singapore
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Development and biological applications of fluorescence thermometry under optical microscope.

    • Author(s)
      Suzuki, M.
    • Organizer
      Waseda University-Singapore Polytechnic Inaugural Joint Biomedical Symposium 2013
    • Place of Presentation
      Singapore
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Temperature measurement in the scale of single cell with fluorescent temperature reporters

    • Author(s)
      Suzuki, M.
    • Organizer
      MBI Seminar
    • Place of Presentation
      Singapore
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 一匹の細胞で温度を扱うこと&擬似組織系で細胞の力学負荷応答を見ること

    • Author(s)
      鈴木団
    • Organizer
      「細胞機能究明の最前線3」理研セミナー
    • Place of Presentation
      東京
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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