| Project Area | Biophysical Chemistry for Material Symbiosis |
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| Project/Area Number |
20H05872
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大場 雄介 北海道大学, 医学研究院, 教授 (30333503)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥138,060,000 (Direct Cost: ¥106,200,000、Indirect Cost: ¥31,860,000)
Fiscal Year 2022: ¥24,830,000 (Direct Cost: ¥19,100,000、Indirect Cost: ¥5,730,000)
Fiscal Year 2021: ¥23,530,000 (Direct Cost: ¥18,100,000、Indirect Cost: ¥5,430,000)
Fiscal Year 2020: ¥40,040,000 (Direct Cost: ¥30,800,000、Indirect Cost: ¥9,240,000)
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| Keywords | 物質共生 / 弱い相互作用 / 相関イメージング / 細胞膜 / 細胞応答 |
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| Outline of Research at the Start |
マテリアルが最初に接触する生体要素、すなわちマテリアルと生体とのインターフェースである細胞膜を、高速ライブセル原子間力顕微鏡を用いて「まるごと」観察すると同時に、そこに関与する生体因子や相互作用により生じる細胞応答を蛍光イメージングする。これらの相関イメージングにより、「弱い相互作用」を分子・細胞レベルで定義づけ、生体がマテリアルと遭遇した時に呈する細胞動態を可視化する。これによって相互作用の強弱が、「拒絶」「ステルス（回避）」「寛容」のいずれを導くかのプロセスをデコードし、本領域の命題である「マテリアル・シンバイオシスとは何か？」を定義し、「物質共生」の理解に貢献する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で実施する、細胞表面で生じるマテリアルと細胞表面タンパク質の「弱い相互作用」が生じている現場である細胞膜の動態観察を実現するために必要な、高速ライブセル原子間力顕微鏡（atomic force microscopy, AFM; 以下、高速ライブセルAFM）および蛍光顕微鏡による相関イメージング（correlative light and acomic force microscopy, CLAM）を実装した。また、翌年度以降領域内の測定拠点としての活動が円滑に行えるように、体制整備および予備実験を行った。これら本年度の活動により、マテリアルー生体の「弱い相互作用」の現場の「まるごと」観察が、翌年度早々から可能となった。
【AFM】
ウイルスや種々の外来因子を用いて、柔らかい細胞膜上の6.0 μm × 4.5 μm × 1.0 μmの範囲において、xyzすべての方向に対して10 nmの等方性空間分解能、また0.5 フレーム/秒（2秒に1枚の撮像）の時間分解能を両立した観察系を複数セットアップした。これらの性能確認についても完了し、予定通りのスペックが出ていることを確認した。
【蛍光顕微鏡】
分子同定や細胞応答の可視化に欠かせない蛍光イメージングについて、その分解能を向上するために超解像技術を導入した顕微鏡セットを導入・整備した。また、薄層斜光照明法（highly inclined and laminat- ed optical sheet microscopy, HILO）により細胞膜頂端膜の一分子イメージングの系を確立し、上記A高速ライブセルAFMを実装することで、ナノレベルのCLAM相関イメージング系を確立した。現在その性能確認を実施中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画通りに測定拠点の観察機器のセットアップおよび性能確認が完了したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画調書の記載事項に沿って、本年度に整備したイメージング機器を用いて、弱い相互作用の定量解析を実施予定である。
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