Development of molecular-resolution imaging technique for proteins on a live cell surface and its application to cancer research

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H00345
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 29:Applied condensed matter physics and related fields
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: Fukuma Takeshi 金沢大学, ナノ生命科学研究所, 教授 (90452094)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 原子間力顕微鏡（AFM）

Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed an atomic force microscopy (AFM) technique for high-resolution observation of living cell surfaces. In this technique, cells are cultured on a silicon nitride thin film with many pores of several microns in diameter, and the cell basal surface exposed through the pores is observed by AFM. This suppresses cell membrane fluctuation and molecular diffusion within the cell membrane, enabling molecular-scale (< 10 nm) observation. Furthermore, by comparing the surface structures of live and chemically fixed cells at the nanoscale using this technique, it was found that the commonly used chemical fixation method results in aggregation of proteins, which significantly alters the cell surface structure at the molecular scale. Other findings include the effect of MET receptors on cell surface structure.

Translated with DeepL.com (free version)

Free Research Field

ナノ計測工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で開発した技術により、生細胞表面の分子スケール観察が実現した。今後、この技術と分子修飾探針などを融合することで、特定の分子のナノ動態を細胞表面で追うことができるようになり、細胞機能やその疾患による変化の分子レベルでの理解が進むものと期待される。また、本研究により、細胞の化学固定によって、細胞表面の分子が凝集し、表面構造が変化してしまうことが明らかになった。この発見は、これまで生命科学分野で広く使われてきた化学固定をつかった細胞表面分析法の問題点を明らかにし、過去の研究成果の見直しや今後の生命科学研究の改善を促すものであり、当該分野の発展に大きく貢献するものと期待される。