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細胞内分子イメージングを実現する三次元結像系の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K19054
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分32:物理化学、機能物性化学およびその関連分野
研究機関東京工業大学

研究代表者

松下 道雄  東京工業大学, 理学院, 准教授 (80260032)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2018年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード蛍光イメージ / 1分子観察 / 一分子観察
研究成果の概要

申請者らはOff-Focus結像系を用いたクライオ蛍光顕微鏡によって、色素1分子の三次元位置を<1 nmの標準誤差で決定することに成功した。しかし、Off-Focus系は背景光に弱いため、細胞のような背景光が高い系には不向きであることが分かってきた。そこで、本課題では、高い背景光除去能力を持ちなが ら、ナノメールの精度で三次元位置決定ができるMulti-Focus結像系を開発することを目標とした。その結果、色素の三次元位置を1 nmの精度で決定することに成功した。これは理論値の1.5倍の精度であり、ほぼ理論通りと言える。

研究成果の学術的意義や社会的意義

顕微鏡が開発されてから400年あまり、様々な顕微鏡が提案されてきた。しかし、細胞内部を分子レベルで見ることができる顕微鏡はいまだない。現在、医学薬学の分野でも分子レベルの研究が進んでいるが、実は最も大事な可視化技術が抜け落ちている。このままでは、生命現象の理解や疾患の克服などを実現することはとても困難である。本課題は、この人類の課題であった「細胞内分子レベルイメージング」を実現するための鍵となる技術であり、学術的にも社会的意義が高いと考えている。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (13件)

  • [雑誌論文] Aberration-corrected cryogenic objective mirror with a 0.93 numerical aperture2019

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara Masanori、Ishii Takaki、Ishida Keita、Toratani Yasuharu、Furubayashi Taku、Matsushita Michio、Fujiyoshi Satoru
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 115 号: 3 ページ: 033701-033701

    • DOI

      10.1063/1.5110546

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanometer Accuracy in Cryogenic Far-Field Localization Microscopy of Individual Molecules2019

    • 著者名/発表者名
      Furubayashi Taku、Ishida Keita、Kashida Hiromu、Nakata Eiji、Morii Takashi、Matsushita Michio、Fujiyoshi Satoru
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 10 号: 19 ページ: 5841-5846

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.9b02184

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cryogenic Fluorescence Localization Microscopy of Spectrally Selected Individual FRET Pairs in a Water Matrix2018

    • 著者名/発表者名
      Tabe Hiroaki、Sukenobe Kei、Kondo Toru、Sakurai Atsunori、Maruo Minako、Shimauchi Akari、Hirano Mitsuharu、Uno Shin-nosuke、Kamiya Mako、Urano Yasuteru、Matsushita Michio、Fujiyoshi Satoru
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 122 号: 27 ページ: 6906-6911

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.8b03977

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 開口数0.93の収差補正クライオ対物鏡の開発2019

    • 著者名/発表者名
      石井啓暉, 虎谷泰靖, 藤原正規, 石田啓太, 藤芳暁, 松下道雄
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高開口数蛍光顕微鏡の界面屈折に由来する収差の研究:メニスカスレンズによる収差補正2019

    • 著者名/発表者名
      石田啓太, 藤芳暁, 松下道雄
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 温度安定化循環水によるクライオ蛍光顕微鏡のナノレベル安定化2019

    • 著者名/発表者名
      滝島研人, 古林琢, 松下道雄, 藤芳暁
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] クライオ蛍光顕微鏡による分子確度イメージングの実現2019

    • 著者名/発表者名
      古林 琢、中田栄司、森井孝、藤芳暁、松下道雄
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 三次元カメラ共焦点顕微鏡によるクライオ1分子イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      松田剛、古林 琢、松下道雄、藤芳暁
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] DNAオリガミを用いたクライオ超解像蛍光イメージング用色素の探索2019

    • 著者名/発表者名
      溝内雄太、石井啓暉、中田栄司、森井孝、藤芳暁、松下道雄
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高開口数かつ広視野のクライオ対物鏡2018

    • 著者名/発表者名
      石井啓暉,虎谷泰靖,藤原正規,石田啓太,藤芳暁,松下道雄
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] クライオ蛍光顕微観察における界面屈折に由来する収差の光学シミュレーションによる研究2018

    • 著者名/発表者名
      石田 啓太,藤芳暁,松下道雄
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] クライオ蛍光顕微鏡による二本鎖DNAの1分子光イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      古林琢,石田啓太,松下道雄,藤芳暁
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] クライオ1分子顕微鏡の機械的安定化2018

    • 著者名/発表者名
      富永波輝,松下道雄,藤芳暁
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 生体内1分子イメージングのための三次元カメラの開発2018

    • 著者名/発表者名
      松田 剛,藤芳 暁,松下 道雄
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 3次元点像分布関数を測定することによる分子レベル光イメージング:光学シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      石田啓太, 古林琢, 松下道雄, 藤芳暁
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 3次元点像分布関数を測定することによる分子レベル光イメージング:実験2018

    • 著者名/発表者名
      古林琢, 石田啓太, 松下道雄, 藤芳暁
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2021-02-19  

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