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生体深部の分子挙動を無染色可視化する誘導ラマン散乱顕微鏡開発と薬物機能評価

研究課題

研究課題/領域番号 15J09208
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 光工学・光量子科学
研究機関東京大学

研究代表者

鈴木 祐太  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード誘導ラマン散乱顕微鏡 / 無染色可視化 / 細胞スクリーニング / 高速イメージング / バイオフォトニクス / ラベルフリーイメージング / 細胞イメージング / イメージングフローサイトメトリー / 高速波長可変光源 / 光イメージング / ケミカルイメージング / 生体イメージング / 高速化 / ラベルフリー
研究実績の概要

マルチカラー誘導ラマン散乱(SRS)顕微法は,複数周波数における分子振動を検出することで,生体内の複数の構成成分を無標識可視化する手法である.生きて動く細胞や組織を観察するためには,イメージング速度を高め,モーションアーティファクトを抑えることが重要である.しかし,従来はレーザの波長切り替え時間,レーザ強度,ロックイン帯域等によってイメージング速度が制限されてきた。本研究では波長を高速に切り替えることの可能な光源を用いた高速なマルチカラーSRSイメージングを開発している。H29年度では、H28年度に引き続き、誘導ラマン散乱顕微鏡システムの高速化を進めた。その過程で、誘導ラマン散乱顕微鏡を、高スループットに1細胞解析を行うフローサイトメトリーに応用して、血液による癌診断や、高効率にバイオ燃料の生産を行う微細藻類細胞の開発といった魅力的な応用を展開できることが分かった。本研究では、H28年度に波長を高速に切り替えることの可能な光源を用いて高速なマルチカラーSRS顕微イメージングを実証している。この顕微鏡のフローサイトメトリーとしての応用可能性を検討するため、微細藻類や血中に含まれる様々な細胞の観察実験を行った。その結果、微細藻類中では脂質、タンパク質、糖類、葉緑素などの成分が、血液細胞ではタンパク質、脂質などの成分が、誘導ラマン散乱顕微鏡を用いて無染色可視化できることが実証できた。さらに、本顕微鏡の高速可視化性能を駆使することで、これらの細胞をハイスループットに画像化できることも実証した。これは細胞の高速スクリーニングの応用に有力であることを示す結果である。また、以前の光源のスペクトルには干渉縞が含まれておりさらなるパルス品質の向上が必要であったが、今回、光源の構成を変更することでこの干渉縞を除去することにも成功している。現在、本結果の論文化を進めている。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Chemically-activatable alkyne-tagged probe for imaging microdomains in lipid bilayer membranes2017

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi, S.; Matsushita, T.; Izuta, S.; Katada, S.; Ura, M.; Ikeda, T. ;Hayashi, G.; Suzuki, Y.; Kobayashi, Y.; Tokunaga, K.; Ozeki, Y.; Okamoto, A.
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 7 号: 1 ページ: 41007-41007

    • DOI

      10.1038/srep41007

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Monitoring Photosynthetic Activity in Microalgal Cells by Raman Spectroscopy with Deuterium Oxide as a Tracking Probe2017

    • 著者名/発表者名
      Yonamine Yusuke、Suzuki Yuta、Ito Takuro、Miura Yoshiko、Goda Keisuke、Ozeki Yasuyuki、Hoshino Yu
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 18 号: 20 ページ: 2063-2068

    • DOI

      10.1002/cbic.201700314

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Probing the metabolic heterogeneity of live Euglena gracilis with stimulated Raman scattering microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Wakisaka, Y. Suzuki, O. Iwata, A. Nakashima, T. Ito, M. Hirose, R. Domon, M. Sugawara, N. Tsumura, H. Watarai, T. Shimobaba, K. Suzuki, K. Goda, Y. Ozeki
    • 雑誌名

      Nature Microbiology

      巻: 1 号: 10 ページ: 16124-16124

    • DOI

      10.1038/nmicrobiol.2016.124

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] High-speed multicolor SRS imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Suzuki
    • 学会等名
      Photonics West 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multicolor stimulated Raman imaging of live microalgal cells using fast wavelength-switched laser pulses2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Suzuki
    • 学会等名
      Photonics West 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-speed stimulated Raman scattering microscopy for studying the metabolic diversity of motile Euglena gracilis2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Suzuki, Y. Wakisaka, O. Iwata, A. Nakashima, T. Ito, M. Hirose, R. Domon, M. Sugawara, N. Tsumura, H. Watarai, T. Shimobaba, K. Suzuki, K. Goda and Y. Ozeki
    • 学会等名
      Photonics West 2017, BiOS
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2017-02-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Label-free imaging and statistical analysis of the metabolic heterogeneity of live Euglena gracilis with stimulated Raman scattering microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Suzuki, Y. Wakisaka, O. Iwata, A. Nakashima, K. Suzuki, T. Ito, M. Hirose, R. Domon, M. Sugawara, N. Tsumura, H. Watarai, T. Shimobaba, K. Goda, and Y. Ozeki
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan 2016
    • 発表場所
      Tsukuba University Tokyo Campus
    • 年月日
      2016-11-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] High-speed stimulated Raman scattering microscopy for single-cell analysis of metabolites in live Euglena gracilis2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Suzuki, Y. Wakisaka, O. Iwata, A. Nakashima, K. Suzuki, T. Ito, M. Hirose, R. Domon, M. Sugawara, N. Tsumura, H. Watarai, T. Shimobaba, K. Goda, and Y. Ozeki
    • 学会等名
      the 77th JSAP Autumn Meeting
    • 発表場所
      Toki Messe, Niigata, Japan
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Label-free chemical imaging of live euglena gracilis by high-speed stimulated Raman scattering spectral microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木祐太
    • 学会等名
      Photonics West 2016, BiOS
    • 発表場所
      San Francisco, CA, USA
    • 年月日
      2016-02-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] 誘導ラマン散乱顕微鏡装置および誘導ラマン散乱計測方法2016

    • 発明者名
      小関泰之
    • 権利者名
      小関泰之
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-022615
    • 出願年月日
      2016-02-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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