Visualization of symbiotic interfaces and cellular responses

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Biophysical Chemistry for Material Symbiosis
• Project/Area Number: 20H05872
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 大場 雄介 北海道大学, 医学研究院, 教授 (30333503)
• Project Period (FY): 2020-11-19 – 2025-03-31
• Keywords: 物質共生 / 弱い相互作用 / 相関イメージング / 細胞膜 / 細胞応答

Outline of Annual Research Achievements

本研究で実施する、細胞表面で生じるマテリアルと細胞表面タンパク質の「弱い相互作用」が生じている現場である細胞膜の動態観察を実現するために必要な、高速ライブセル原子間力顕微鏡（atomic force microscopy, AFM; 以下、高速ライブセルAFM）および蛍光顕微鏡による相関イメージング（correlative light and acomic force microscopy, CLAM）を実装した。また、翌年度以降領域内の測定拠点としての活動が円滑に行えるように、体制整備および予備実験を行った。これら本年度の活動により、マテリアルー生体の「弱い相互作用」の現場の「まるごと」観察が、翌年度早々から可能となった。
【AFM】
ウイルスや種々の外来因子を用いて、柔らかい細胞膜上の6.0 μm × 4.5 μm × 1.0 μmの範囲において、xyzすべての方向に対して10 nmの等方性空間分解能、また0.5 フレーム/秒（2秒に1枚の撮像）の時間分解能を両立した観察系を複数セットアップした。これらの性能確認についても完了し、予定通りのスペックが出ていることを確認した。
【蛍光顕微鏡】
分子同定や細胞応答の可視化に欠かせない蛍光イメージングについて、その分解能を向上するために超解像技術を導入した顕微鏡セットを導入・整備した。また、薄層斜光照明法（highly inclined and laminat- ed optical sheet microscopy, HILO）により細胞膜頂端膜の一分子イメージングの系を確立し、上記A高速ライブセルAFMを実装することで、ナノレベルのCLAM相関イメージング系を確立した。現在その性能確認を実施中である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計画通りに測定拠点の観察機器のセットアップおよび性能確認が完了したため。

Strategy for Future Research Activity

計画調書の記載事項に沿って、本年度に整備したイメージング機器を用いて、弱い相互作用の定量解析を実施予定である。