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多重局在化法とワンショット構造化照明法による超解像蛍光生体イメージング手法の開発

Publicly Offered Research

Project AreaMutli-dimensional fluorescence live imaging of cellular function and molecular activity
Project/Area Number 25113723
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

岡田 康志  独立行政法人理化学研究所, 生命システム研究センター, チームリーダー (50272430)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥20,020,000 (Direct Cost: ¥15,400,000、Indirect Cost: ¥4,620,000)
Fiscal Year 2014: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000)
Fiscal Year 2013: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000)
Keywords超解像蛍光顕微鏡 / 蛍光分子局在化法 / 構造化照明法 / 共焦点顕微鏡 / 超解像顕微鏡 / ライブイメージング / 共焦点顕微鏡法
Outline of Annual Research Achievements

光学顕微鏡の分解能は回折現象により約250nmに制限される。そのため、細胞内で生命現象が展開される場である細胞内小器官や超分子複合体など、大きさ100nm以下の構造のダイナミクスを直接的に観察することは出来なかった。申請者は蛍光分子局在化法、構造化照明法、誘導放出制御法など3つの「超解像法」の生体試料へのアプリケーションを試みてきたが、いずれも高分解能生体イメージングには不十分だった。本研究では、多重化蛍光分子局在化法とワンショット構造化照明法の2つのアプローチで100ms以下の時間分解能と50-80nmの空間分解能による超解像蛍光生体イメージング法の開発を行ってきた。
前者では、新規に開発された自発的にブリンキングする蛍光色素と蛍光分子位置決定の新しいアルゴリズム開発により、蛍光分子局在化法の時間分解能を飛躍的に改善した。
後者は、構造化照明法の原理とスリット式コンフォーカル顕微鏡の原理の関係に注目した新しい方法で、1枚の取得画像から回折限界の2倍の空間分解能を達成することが出来、構造化照明法による超解像顕微鏡法の時間分解能を100倍向上することに成功した。
いずれも、現在、国内メーカーを通じた市販化の準備が進められており、国産超解像技術として社会に還元されることが期待される。また、これまで申請者が推進してきた分子モーターの機能を中心とする細胞内輸送系の研究では、これまで困難であった輸送制御の現場の直接的な観察が可能となり、研究が飛躍的に進展することが期待される。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2015 2014 2013 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Ultrafast superresolution fluorescence imaging with spinning disk confocal microscope optics2015

    • Author(s)
      Shinichi Hayashi and Yasushi Okada
    • Journal Title

      Molecular Biology of the Cell

      Volume: 26 Issue: 9 Pages: 1743-1751

    • DOI

      10.1091/mbc.e14-08-1287

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Expanded palette of Nano-lantern for real-time muliti-color luminescence imaging2015

    • Author(s)
      Takai A, Nakano M, Saito K, Haruno R, Watanabe TM, Ohyanagi T, Jin T, Okada Y, Nagai T
    • Journal Title

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      Volume: 112 Issue: 14 Pages: 4352-4356

    • DOI

      10.1073/pnas.1418468112

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Super-resolution imaging of nuclear bodies by STED microscopy.2015

    • Author(s)
      Okada Y, Nakagawa S,
    • Journal Title

      Meth Mol Biol

      Volume: 1262 Pages: 21-35

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-2253-6_2

    • ISBN
      9781493922529, 9781493922536
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A spontaneously blinking fluorophore based on intramolecular spirocyclization for live-cell super-resolution imaging2014

    • Author(s)
      Shin-nosuke Uno, Mako Kamiya, Toshitada Yoshihara, Ko Sugawara, Kohki Okabe, Mehmet C. Tarhan, Hiroyuki Fujita, Takashi Funatsu, Yasushi Okada, Seiji Tobita, Yasuteru Urano
    • Journal Title

      Nature Chemistry

      Volume: 6 Issue: 8 Pages: 681-689

    • DOI

      10.1038/nchem.2002

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Quantitative analysis of APP axonal transport in neurons: role of JIP1 in enhanced APP anterograde transport.2014

    • Author(s)
      Chiba K, Araseki M, Nozawa K, Furukori K, Araki Y, Matsushima T, Nakaya T,Hata S, Saito Y, Uchida S, Okada Y, Nairn AC, Davis RJ, Yamamoto T, Kinjo M, Taru, H, Suzuki T.
    • Journal Title

      Mol Biol Cell

      Volume: 25 Issue: 22 Pages: 3569-3580

    • DOI

      10.1091/mbc.e14-06-1111

    • NAID

      120005522339

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 誘導放出制御法(STED)およびその他の手法を用いた超解像ライブイメージング2013

    • Author(s)
      岡田康志
    • Organizer
      バイオイメージング学会第22回学術集会シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Imaging-based analyses of the intracellular navigation mechanism of molecular motor, kinesin2013

    • Author(s)
      岡田康志
    • Organizer
      第36回日本分子生物学会シンポジウム
    • Place of Presentation
      神戸
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 生細胞観察用超解像顕微鏡法の開発2013

    • Author(s)
      林真市、岡田康志
    • Organizer
      第65回日本細胞生物学会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Super-resolution live imaging of intracellular transport system

    • Author(s)
      岡田康志
    • Organizer
      Super Imaging 2013
    • Place of Presentation
      浜松
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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