2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of non-luminescent molecules for multimodal two-photon imaging
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15K13735
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
百武 篤也 筑波大学, 数理物質系, 講師 (70375369)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | SHGイメージング / 無発光性色素 / アゾベンゼン / 細胞膜イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は本研究で、バイオイメージング分野の可視化技術にブレークスルーをもたらす分子開発を目標としてきた。現在でも高度な技術が実用化されているが、生きたままの細胞のダイナミクスをリアルタイムで観察する時間分解能に重点を置くと、イメージング技術、特にイメージング分子の性能に関してはまだまだ発展の余地が大きいためである。本研究では細胞ダイナミクスをリアルタイムに追跡できる「速い」計測法に着目し、膜電位変化をリアルタイム観測できる第二次高調波発生（Second harmonic generation, SHG）顕微鏡法に用いる専用分子の開発を行ってきた。SHGは、非線形光学現象の一つで、照射光が非線形光学結晶等の中心対称性のない物質と相互作用することにより、元の2倍の周波数の光、すなわち波長が半分の光を発生させる現象のことである。
SHGイメージング法自体は新規技術ではなく、これまでに生体コラーゲン等の天然の非中心対称物質の選択的可視化等に用いられてきた。また、細胞膜をSHGイメージングする場合は市販の蛍光性膜染色色素が用いられてきた。一方で、SHGイメージング専用の分子は存在しなかった。そこで本研究では、無発光性のSHGイメージング専用分子を開発した。この分子は蛍光を全く放射せず、水溶性で容易に膜を染色し、市販の膜染色色素と比較しても非常に光耐久性が高かった。これによりノイズ蛍光の影響を全く受けることの無いSHGシグナルを得ることに成功した。H28年度では、これらの化合物の合成スケールの拡大と、物性の再現性を確認した。さらにこの無発光SHGイメージング色素で細胞膜を染色後、一方で細胞の内部のカルシウムイオンを従来の蛍光色素でイメージングする、マルチモーダルイメージングに世界で初めて成功し報告した。
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| Remarks |
世界に先駆けて、脳細胞などの形や細胞膜の現象を観測するのに有効な「光第二高調波発生（Second Harmonic Generation：SHG）専用色素」の開発と応用に成功しました。
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