2020 Fiscal Year Annual Research Report
Monitoring physiologically active gaseous molecules in cells and tissues using coherent Raman microscopy
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18H01895
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
伊藤 輝将 東京農工大学, 学内共同利用施設等, 特任准教授 (60783371)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川岸 将彦 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (60323606)
三沢 和彦 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80251396)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | コヒーレントラマン / 誘導ラマン散乱 / 顕微鏡 / イメージング / 気体分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに研究代表者グループ（東京農工大）では生体内小分子計測の基盤技術である新たな位相変調型誘導ラマン散乱（SRS）顕微鏡を開発した。また、分担者グループ（東京医科歯科大）と共同で、揮発性分子が細胞に輸送されたときの細胞内分子濃度変化を観察するモデル実験系を構築した。2020年度は上記モデル実験系を用いて生体内の分子輸送、代謝に関する実証実験を行うことを当初の目標とした。しかし、COVID-19パンデミックの影響で共同実験を継続的に行うことが困難な状況となったため、各研究グループで実施できる検討に注力するよう計画を修正した。
分担者グループでは、前年度の課題であった１．気体分子を液体培地に導入する気化器の制御、２．粘性を考慮した送液系の最適流量制御、３．高い揮発性を持つ気体分子に対する封止性能の改善を行った。これらの改良により、気相から液相、液相から細胞への輸送を安定して計測できるモデル実験系が実現された。一方、農工大グループでは、液相から生体への分子輸送に関する測定対象を、これまでの簡易な細胞モデルからより複雑な組織モデルにシフトさせ、より広い応用に発展可能なモデル実験系の開発を行った。市販の三次元培養組織モデルを用いて、液体に溶けた分子が深さ方向に輸送される様子をSRS顕微鏡で撮影し、液相から組織に至る深さ方向の濃度プロファイルを定量する測定系を確立した。水溶性の生理活性小分子の組織浸透に関する実証実験では、本手法（位相変調SRS顕微鏡）を用いることで、従来手法（振幅変調SRS顕微鏡）に対して20倍以上高いコントラストで撮影できること、および組織内においても数mMの分子濃度を計測できることが示された。本手法は生体組織のバリアを通過する生理活性分子を非染色で観察できるため、今後は製薬、食品、化粧品などの幅広い産業分野への展開が期待される。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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