2020 Fiscal Year Research-status Report
新規高速超解像顕微鏡による転写因子促進拡散挙動の可視化
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19K15406
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| Research Institution | Center for Novel Science Initatives, National Institutes of Natural Sciences |
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Principal Investigator |
堤 元佐 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 特任助教 (60782422)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 蛍光顕微鏡 / 超解像顕微鏡 / イメージング / 転写因子 / 促進拡散 / スフェロイド / ２光子顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、転写因子のDNA相互作用において過渡的に生じるDNAリン酸骨格上での２次元拡散（促進拡散）挙動の生細胞核内での可視化を目指し、ミリ秒・ナノメートルスケールの時間・空間分解能での低侵襲観察が可能な超解像顕微鏡法を構築することを目的とする。2020年度は、前年度に有効性を確認した画像解析による超解像顕微鏡法SRRF（Super Resolution Radial Fluctuation）と共焦点顕微鏡（LSM-SRRF）および２光子顕微鏡（TP-SRRF）との組み合わせによる高速超解像観察の適用条件についてさらに検討を進め、微細形態の構造再現性の既存超解像顕微鏡法との比較・評価を行った。その結果、LSM-SRRF, TP-SRRFそれぞれに対する至適条件を見出し、既存超解像顕微鏡法と同等の構造再現性を担保した高速超解像観察が可能であることを確認した。また、TP-SRRFについては本年度後半に詳細な検証実験を進め、既存超解像法では困難であった、生体試料の数百マイクロメートル深部における超解像観察を実証できた。これらの成果について、当年度に国内外複数の学術集会で発表を行っており、次年度投稿を目指して準備中である。さらに、本研究のTP-SRRF観察のために申請者が確立したHeLa細胞スフェロイド培養の系を用いた国際共同研究を実施し、補償光学および深層学習に関する共著論文２報を海外学術雑誌に発表した。
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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
新型コロナウイルスの世界的流行により、研究スケジュールの変更はあったが、研究計画で想定していた共焦点顕微鏡および２光子顕微鏡へのSRRF法の適用について、当年度の検証で構造再現性の面からも高い実用性を実証することができた。また、計画段階では想定していなかったHeLa細胞スフェロイド培養の系を用いた国際共同研究成果を複数報発表することができた。そのため、当初の計画以上に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は、昨年度までに得られた知見、特にTP-SRRFの方法論について論文投稿作業を進め、年度前半での投稿を予定している。また、当初計画の通り、LSM-SRRFおよびTP-SRRFを用いた生細胞核内での転写因子-蛍光蛋白質融合蛋白質の高速超解像観察を実施予定である。さらに、本研究課題で確立したスフェロイド培養系を用いた国際共同研究についても引き続き進める予定である。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの全世界的な感染拡大により、大幅に実験スケジュールを変更せざるを得なくなった。主となる観察対象サンプルの調達・作製にも遅れが生じたが、次年度には本研究で計画していた実験を遂行できる目処が立っている。残額は次年度の試薬等消耗品の購入および旅費として使用する計画である。
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