| Project/Area Number |
19K22162
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 32:Physical chemistry, functional solid state chemistry, and related fields
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
藤芳 暁 東京工業大学, 理学院, 助教 (70371705)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | １分子観察 / 顕微鏡 / 生体試料 |
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| Outline of Research at the Start |
蛍光顕微鏡で観察する試料の表面には、空気/水（または油/水などの）界面が存在する。試料表面は平らな場合が多く、平らな界面で光が屈折すると収差が産まれ、顕微鏡の分解能と検出効率が大きく低下する このため、蛍光顕微鏡でも、細胞や組織のような厚みのある試料全体を正しく画像化することは難しい。そこで、当該研究では、界面屈折の影響をゼロにできるWILを開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
たった一つの生命現象を発現させるためにも、無数の分子が働いている。しかも、これらの分子は単独ではなく、ネットワークをつくり機能している。このような複雑系の実体を理解する第一歩は、その現場である細胞内部や生体組織を分子レベルで画像化し、分子同士の相互作用の様子を分子ごとに知ることである。しかし、世界的に見ても、誰もこのような画像化に成功していない。我々は凍結試料のための蛍光顕微鏡（クライオ蛍光顕微鏡）に注目し、１５年間、研究を続けてきた。実に２０台のクライオ蛍光顕微鏡を独自開発した結果、世界で最も高いナノメートルの精度で個々の色素の三次元位置を１分子観察することに成功した。ところが、この方法を厚みのある試料（厚さ＞10 μm）に用いると、位置決定精度が著しく低下することが分かってきた。これは、試料と空気との界面屈折に由来する収差が原因であることが分かってきた。そこで、当該研究では、界面屈折の影響をゼロにする「可変浸レンズ (Variable Immersion Lens, VIL)」を開発する。これにより、世界初の細胞・組織内の分子レベルイメージングに挑戦する。2019年度にはVILの開発に成功し、特許の出願も済ませている。
VILは我々が開発した反射対物レンズ「虎藤鏡」と組み合わせて使うことで、界面屈折の影響をゼロにできるという特長を持つ。VILは虎藤鏡の焦点を曲率中心としたメニスカスレンズであり、このような形状にすることで虎藤鏡からのすべての入射光線が垂直入射になる。これにより、界面屈折が起こらず、厚みのある試料でも鮮明な画像が取得できる。すでに、直径6ミクロンの蛍光ビーズをテスト試料として実験を行ったところ、既存の共焦点蛍光顕微鏡で問題となっていた画像の歪みを解消できることを実験的にしめすことに成功している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
2019年度には、当該研究の核となる「界面屈折の影響をゼロにする可変浸レンズ (Variable Immersion Lens, VIL)」の開発に取り組み、成功した。すでに、特許の出願も終えており、投稿論文を準備中である。このように、当初の計画以上に進展しており、コロナウィルス感染の影響を加味しても、来年度中に、当初計画を実現できると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
上に述べたように、2019年度は、当初の計画以上に進展しており、コロナウィルス感染の影響を加味しても、来年度中に、当初計画を実現できると考えている。
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Report
(1 results)
Research Products
(10 results)
