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生きた細胞の熱特性と素現象

研究課題

研究課題/領域番号 15K05251
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関大阪大学 (2017-2018)
早稲田大学 (2015-2016)

研究代表者

鈴木 団  大阪大学, 蛋白質研究所, 講師 (40350475)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード生物物理 / ナノ材料 / 熱工学
研究成果の概要

熱産生のしくみの理解を目的に、熱産生を1細胞レベルの温度変化として計測しようとする温度計測技術の開発と応用が進められているいっぽう、マクロスケールで測られる値と、細胞を均一な水とする単純化したモデルとを用いても、1細胞を対象としたこれまでの報告が説明できない。我々はこれを「10の5乗ギャップ問題」と名付け、計測における技術的な問題点の可能性、および単純化したモデルにおいて決定的に欠けている要素を、実験とモデルの両方向から議論してきた。本研究ではこの10の5乗ギャップの所在を明らかにすることを目的とし、細胞内に特有の環境は希薄な水系と異なるかどうか、実験的に確かめることを目的として研究を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

熱産生を生理的な役割とする細胞を用いた研究から、各種の細胞に特有の熱産生様式を見いだした。また細胞内温度変化を顕微解析する新しい手法の開発に成功した。さらに筋肉の細胞が、人工的な微小熱源からの放熱により収縮を誘導できることも新たに発見した。総説を含む8報の論文として公開に至り、所属機関からのプレスリリースや一般紙による特集記事として取り上げられるなど、当該分野のみならず、広く関連分野からの注目を集める成果として公開できた。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 7件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 17件、 招待講演 14件)

  • [国際共同研究] NUS/NTU/A*STAR(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] クイーンズランド大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] NUS/NTU/A*STAR(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ハーバード大(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] NTU/A*STAR(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] IIT(イタリア)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] シンガポール科学技術研究庁医学生物学研究所/シンガポール国立大学/早稲田バイオサイエンスシンガポール研究所(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Bright Dots and Smart Optical Microscopy to Probe Intracellular Events in Single Cells.2019

    • 著者名/発表者名
      Fujita H, Zhong C, Arai S and Suzuki M
    • 雑誌名

      Frontiers in Bioengineering and Biotechnology

      巻: 6 ページ: 204-204

    • DOI

      10.3389/fbioe.2018.00204

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ca 2+ -associated triphasic pH changes in mitochondria during brown adipocyte activation2017

    • 著者名/発表者名
      Hou Yanyan、Kitaguchi Tetsuya、Kriszt Rokus、Tseng Yu-Hua、Raghunath Michael、Suzuki Madoka
    • 雑誌名

      Molecular Metabolism

      巻: 6 号: 8 ページ: 797-808

    • DOI

      10.1016/j.molmet.2017.05.013

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Optical visualisation of thermogenesis in stimulated single-cell brown adipocytes2017

    • 著者名/発表者名
      Kriszt R、Arai S.、Itoh H.、Lee M. H.、Goralczyk A. G.、Ang X. M.、Cypess A. M.、White . P.、Shamsi F.、Xue R.、Lee J. Y.、Lee S.-C.、Hou Y.、Kitaguchi T.、Sudhaharan T.、Ishiwata S.、Lane E. B.、Chang Y.-T.、Tseng Y.-H.、Suzuki M.、Raghunath M.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 1383-1383

    • DOI

      10.1038/s41598-017-00291-9

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Gold nanoshell-mediated remote myotube activation.2017

    • 著者名/発表者名
      Marino, A.,* Arai, S., Hou, Y., Degl'Innocenti, A., Cappello, V., Mazzolai, B., Chang, Y.-T., Mattoli, V., Suzuki, M.* and Ciofani, G.* (*Corresponding authors)
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 11 号: 3 ページ: 2494-2508

    • DOI

      10.1021/acsnano.6b08202

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] あなたの昆虫、熱がありませんか?2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木団
    • 雑誌名

      アグリバイオ(Agricultural Biotechnologty)

      巻: 1 ページ: 69-71

    • NAID

      40021807054

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Facilely-fabricated luminescent nanoparticle thermosensor for real-time microthermography in living animals.2016

    • 著者名/発表者名
      Ferdinandus, Arai, S., Takeoka, S., Ishiwata, S., Suzuki, M.* and Sato, H.* (*Corresponding authors)
    • 雑誌名

      ACS Sensors

      巻: 1 号: 10 ページ: 1222-1227

    • DOI

      10.1021/acssensors.6b00320

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 蛍光センサーを食べさせる!?-昆虫生体機能の可視化の取り組み-2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木団、新井敏、佐藤裕崇
    • 雑誌名

      昆虫と自然(The Nature & Insects)

      巻: 51 ページ: 44-47

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Direct organelle thermometry with fluorescence lifetime imaging microscopy in single myotubes.2016

    • 著者名/発表者名
      Itoh, H., Arai, S., Sudhaharan, T., Lee, S.-C., Chang, Y.-T., Ishiwata, S.,* Suzuki, M.,* and Lane, E. B.* (*Corresponding authors)
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 52 号: 24 ページ: 4458-4461

    • DOI

      10.1039/c5cc09943a

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Microscopic heat can activate muscle contraction directly from the molecular level.2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M.
    • 学会等名
      5th Core-to-Core International Symposium "3D Lab-Exchange Program"
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optical activation and measurement of heat in multi-scale biological systems.2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M.
    • 学会等名
      Japan-Korea Bilateral Symposium on Multi-Scale Structural Life Science and the Advanced Technologies
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fluorescence temperature imaging reveals a potential role of mitochondrial pH changes in initiating brown adipocytes activation2018

    • 著者名/発表者名
      Madoka Suzuki, Yoshie Harada
    • 学会等名
      第70回日本細胞生物学会・第51回日本発生生物学会合同大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Uncovering heat-releasing and heat-responsive processes in cells using tiny heat probes and sources2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M. and Harada, Y.
    • 学会等名
      2018 International Symposium of Innovative Research and Graduate Education in Biomedical Sciences
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Thermal response and thermogenesis at the single-cell and sub-cellular levels2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M.
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] On-demand muscle contraction and relaxation by heat and nanomaterials2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M.
    • 学会等名
      12th International Symposium on Nanomedicine (ISNM2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Single-cell thermometry under optical microscope for the physiology of thermogenesis.2018

    • 著者名/発表者名
      Madoka Suzuki
    • 学会等名
      第95回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Single-cell analysis of temperature-sensing mechanisms under a photo-thermal conversion microscope2018

    • 著者名/発表者名
      Oyama, K., Zeeb, V., Arai, T., Itoh, H., Shintani, S.A., Suzuki, M., Fukuda, N., Ishiwata, S.
    • 学会等名
      第95回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermal responses of Ca2+ channels in malignant hyperthermia.2018

    • 著者名/発表者名
      Madoka Suzuki
    • 学会等名
      4th Core-to-Core International Symposium "3D Lab-Exchange Program"
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Imaging of heat production and heat-mediated contraction in single muscle cells.2018

    • 著者名/発表者名
      Madoka Suzuki
    • 学会等名
      Biophysical Society the 62th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optical temperature control and sensing in tiny space for controlling and sensing cellular activities2018

    • 著者名/発表者名
      Madoka Suzuki
    • 学会等名
      Smart tools for caring: nanotechnology meets medical challenges
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 細胞内小器官をターゲティングする1細胞温度計測と、熱に対する細胞の機能応答2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木団
    • 学会等名
      定量生物学の会第八回年会
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      2017-01-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 金ナノシェルと光を用いたワイヤレスな筋収縮誘導2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木団
    • 学会等名
      生体運動研究合同班会議
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2017-01-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Single-cell fluorescence thermometry visualizing intracellular events associated with heat production in brown adipocytes2017

    • 著者名/発表者名
      Madoka Suzuki
    • 学会等名
      ASCB/EMBO 2017 Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 筋肉1細胞の1℃2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木 団
    • 学会等名
      第2回バイオサーモロジーワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular processes behind the thermogenesis in activated brown adipocytes and the heat-activated muscle contraction.2017

    • 著者名/発表者名
      Madoka Suzuki
    • 学会等名
      11th International Symposium on Nanomedicine (ISNM2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Single-cell Thermometry Revealing Ca2+-regulated pH Changes before Heat Production in Individual Brown Adipocytes.2017

    • 著者名/発表者名
      Madoka Suzuki
    • 学会等名
      Single Cell Science Symposium 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Triphasic mitochondrial pH changes associated with Ca2+ for heat production in stimulated brown adipocytes.2017

    • 著者名/発表者名
      Madoka Suzuki
    • 学会等名
      The 55th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Bright dots illuminating intracellular activities2016

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M.
    • 学会等名
      Advanced Material Conference 2016 (AMC 2016)
    • 発表場所
      Langkawi, Malaysia
    • 年月日
      2016-11-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] What we see in single-cell thermometry by fluorescent sensors. 蛍光センサーを利用した一細胞温度計測からわかること。2016

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M.
    • 学会等名
      第54回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Measurement of organelle-specific temperature changes by fluorescence lifetime imaging microscopy.2016

    • 著者名/発表者名
      Hideki Itoh, Satoshi Arai, Thankiah Sudhaharan, Young-Tae Chang, Shin'ichi Ishiwata, Madoka Suzuki, E. Birgitte Lane
    • 学会等名
      BioImage Informatics Conference
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2016-10-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gold nanoshell-assisted wireless activation of myotube contraction.2016

    • 著者名/発表者名
      Attilio Marino, Satoshi Arai, Yanyan Hou, Madoka Suzuki, Gianni Ciofani
    • 学会等名
      International Conference on Nanomedicine and Nanobiotechnology (ICONAN 2016)
    • 発表場所
      Paris, France
    • 年月日
      2016-09-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In vivo microthermography and the microstructures of insect flight muscles.2016

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M.
    • 学会等名
      3D Lab Exchange Symposium - Interaction of Nano-Biotechnology, Chemical and Medical Biology and Robotics
    • 発表場所
      Pisa, Italy
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct measurement of thermogenesis in stimulated brown adipocytes.2016

    • 著者名/発表者名
      Rokus Kriszt, Madoka Suzuki and Michael Raghunath
    • 学会等名
      Keystone Symposia on Molecular and Cellular Biology "New Therapeutics for Diabetes and Obesity (G1)"
    • 発表場所
      California, USA
    • 年月日
      2016-04-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microscopic thermometry with fluorescence lifetime imaging microscopy in single live cells.2015

    • 著者名/発表者名
      Hideki Itoh, Satoshi Arai, Thankiah Sudhaharan, Young-Tae Chang, Shin’ichi Ishiwata, Madoka Suzuki, E. Birgitte Lane
    • 学会等名
      Commemorative Symposium for The 31st International Prize for Biology
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-12-05
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microscopic thermometry with fluorescence lifetime imaging microscopy in single live cells2015

    • 著者名/発表者名
      Hideki Itoh, Satoshi Arai, Thankiah Sudhaharan, Young-Tae Chang, Shin’ichi Ishiwata, Madoka Suzuki, E. Birgitte Lane
    • 学会等名
      Biochemistry and Molecular Biology 2015 (BMB2015)
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-02-21  

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