Development of new scanning probe microscopy for correlative analysis of nanoscale structure change and signal transduction

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02582
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28040:Nanobioscience-related
• Research Institution: Nagoya University (2021-2022); Kanazawa University (2020)
• Principal Investigator: Takahashi Yasufumi 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (90624841)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 単一細胞解析 / バイオイメージング / ナノピペット / シグナル伝達

Outline of Final Research Achievements

Dynamic cellular structural changes such as membrane trafficking and cell migration are regulated by intracellular signaling. Until now, heterogeneous intracellular signaling within single cells has been visualized by utilizing Forster resonance energy transfer (FRET) biosensors. However, it has been difficult to capture the nanoscale structural changes in the cell caused by the signal transduction. Therefore, we developed a simultaneous imaging technique using a scanning probe microscope and a FRET biosensor to evaluate the relationship between the structural changes at the lamellipodia and signal transduction.

Free Research Field

走査型プローブ顕微鏡

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光学顕微鏡の高機能化では達成できないナノスケールの構造とシグナル伝達の関係をプローブ顕微鏡と光学顕微鏡の融合により達成した。リガンドの局所投与や形状変化により生じる細胞内シグナル伝達は、これまで一貫して捉えることが困難であったが、一連の細胞の表面構造変化からシグナル伝達までを可視化できるようになった。さらに、本システムは、センシング・イメージングに加え、ナノピペットを用いた細胞表面のナノスケールのマニュピレーションを行うことが可能であり、化学物質の局所投与や回収や、局所的な化学刺激に伴うシグナル伝達の評価も実現できる。