2016 Fiscal Year Annual Research Report
低侵襲・高深度三次元生体イメージングのための二光子励起蛍光プローブの開発
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16H04134
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
川俣 純 山口大学, 創成科学研究科, 教授 (40214689)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 非線形光学 / 二光子吸収 / 蛍光 / 赤外発光 / イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の最終的な目的は、誰もが簡単に使える、低侵襲・高深度三次元生体イメージングシステムを完成させることである。平成28年度は、１.低パワーかつ低コストで取扱が容易なフェムト秒ファイバーレーザーを光源に用いた二光子励起メージングが高効率で行える近赤外発光型蛍光プローブを開発すること、２.ファイバーレーザーを光源とした二光子励起顕微鏡を自作し、29年度以降に開発されるプローブを用いた実際のイメージングへの試用を行う準備、が計画されていた。
１の近赤外発光型蛍光プローブの開発は順調に進み、(1)発振波長1030 nmのファイバーレーザーにより生きた細胞内で二光子励起蛍光を示す、(2)生体に有害な有機溶媒を使用することなく細胞や組織を染色するのに十分な水溶性を示す、(3)組織深部からの蛍光を低侵襲で観察することが可能な波長800 nm以上にまで蛍光帯が延びている、という条件を満たした蛍光プローブを4種類開発することができた。これらの蛍光プローブにはミトコンドリアに局在する性質を付与し、一般的な蛍光顕微鏡で生細胞のミトコンドリアのイメージングが少なくとも3日間行い続けられることを確認した。
２のファイバーレーザーを光源とした二光子励起顕微鏡も計画通り自作し、前述の新規蛍光プローブ群を用いて実際のイメージングを行った。その結果、本研究で開発した蛍光プローブは、自作した顕微鏡により二光子励起イメージングを行うのに十分な性能をもつことが確認され、非常に明るく、また、解像度の高い二光子励起イメージング像を得ることが出来た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成28年度に計画されていた蛍光プローブの開発は、滞りなく完了することができた。また、ファイバーレーザーを光源とした二光子励起顕微鏡の自作についても、当初の計画よりも高感度な顕微鏡システムを構築することができた。
平成29年度に計画していた、本研究で開発したプローブを用いた実際のイメージングへの試用も平成28年度中に前倒しで実施し、期待通りの成果を得ることが出来た。
以上のように、平成29年度中期までに行う予定だった研究が平成28年度中に完了しており、当初の計画以上に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は、高深度イメージングを実証するため、人体と同じ電気的特性をもつファントム液剤の中に細胞を埋めた実験、組織を染色した実験を実施する。
また、平成28年度の研究で開発したプローブの汎用性を高めるために、任意のタンパク質に結合する能力をもつタグと呼ばれる置換基をプローブに導入する。タグとは末端にクロロ基、中間部にはポリエチレングリコール部位をもつ直鎖上の基で、様々なタンパク質と結合させることが可能である。タグを導入したプローブをタンパク質に結合させ、開発したプローブにより生体内のタンパク質の動態を三次元的に観察できるようにする。
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