細胞内１分子動態計測のための新規構造化照明超解像顕微鏡の開発

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K16084
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 池崎 圭吾 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (10722960)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 超解像顕微鏡 / 1分子計測

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、細胞内において一分子レベルでタンパク質の構造動態を計測するために、蛍光一分子計測顕微鏡法に超解像顕微鏡法の原理(構造化照明法)を応用することで計測精度を飛躍的に向上させ、タンパク質の動的構造変化の実時間計測の実現に向けた研究を行っている。
本年度は、コロナ禍の影響により研究室での顕微鏡開発活動が大幅に制限されてしまったため、当初の計画で予定していたフォトブリンキングやフォトブリーチングが起こらない暗視野観察系での原理検証を取りやめて、実際の細胞内計測で使用する蛍光性プローブでの超解像顕微鏡開発を行うことにした。
まず、昨年度中に構築した構造化照明超解像顕微鏡原器を改良して長時間のリアルタイム計測に向けたリアルタイムフィードバックシステムの調整を行った。その結果、使用している駆動系(ガルバノミラー)で達成しうる最大速度で安定なフィードバックを実現した。
現在は、ミリ秒でのリアルタイムフィードバックシステムの阻害となるサブミリ秒のオーダーで生じるフォトブリンキングやフォトブリーチングを抑えるための計測条件の検討を行っている。本計測のために、バルク溶液でフォトブリンキング特性を計測することができる蛍光相関分光法を行うための計測装置および解析システムの構築を行った。
現在は、この計測システムを利用して複数の蛍光色素を対象にし、本研究目的達成に最適な計測条件(酸化還元剤濃度・三重項状態消光剤種・溶存酸素量)の検討に取り組んでいる。
上記の通り、コロナ禍の影響により顕微鏡開発時間が大幅に削られはしたが、原理検証を最小限に留めて計画を前倒しで行うことにより、研究の最終段階に来ている。