Three dimensional thermal imaging in vivo for thermobiology

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02586
• 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: National Institute for Basic Biology
• Principal Investigator: Kamei Yasuhiro 基礎生物学研究所, 超階層生物学センター, RMC教授 (70372563)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野中 茂紀 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, 准教授 (90435529)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 温度 / 熱 / イメージング / 温度計測 / 局所加熱

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to understand what "temperature (heat)" means to life as a physical quantity that is ambiguous in the life sciences. Through understanding the thermal conductivity of biomaterials in cells, we will consider how life utilizes or adapts to heat. To achieve this goal, we used an infrared laser to capture thermal diffusion through perturbations caused by intracellular local heating using a new imaging technique. For temperature measurement, a novel fluorescent protein probe was developed in collaboration with a collaborator, Prof. Nagai (Osaka University). We also performed heating experiments using a cultured cell line expressing the probe, and obtained the thermal conductivity of the cytoplasm by analyzing heat conduction and published the results in a paper (Lu et al. Nano Letters 2022).

Free Research Field

基礎生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまで基礎生物学分野で手を付けられていなかった温度や熱を議論するための基盤的なデータを収集することのできる計測法がある程度確立できた。今後より詳細に生体物質の熱特性データを集めることで、生物がどのように熱を活用あるいは、温度に対して適応して来たのかを議論できるようになり、生物ならびにその進化をより深く理解できるようになると思われる。