| 研究課題/領域番号 |
19H02666
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
梶本 真司 東北大学, 薬学研究科, 准教授 (80463769)
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| 研究分担者 |
中林 孝和 東北大学, 薬学研究科, 教授 (30311195)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
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| キーワード | 超解像顕微鏡 / ラマンイメージング / 分子クラウディング / 細胞内の水 / 構造化照明顕微鏡 / 核内脂肪滴 / 超解像イメージング / ラベルフリー / 夾雑環境 / 細胞内温度 / 超解像ラマンイメージング / 構造化照明 / 細胞内夾雑環境 / 細胞内環境 / 超解像 / 細胞の中の水 / 水素結合 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
細胞のおよそ70％を占める水分子は，細胞内の環境を決定する重要な構成要素であり，水分子が形成する水素結合ネットワークによって細胞内の生理現象は支配されている。本申請研究では，ラマン散乱と超解像顕微鏡を組み合わせることにより，”細胞内の水”を直接ラベルフリーで観測し，その空間分布や水素結合様式の違いから細胞内環境や細胞内温度分布を決定する。さらに，生化学的な手法と組み合わせることにより，細胞分裂や分化などの生理現象に伴う細胞内の変化を”細胞内の水”に注目して明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
構造化照明顕微鏡とラマン分光法を組み合わせることで，回折限界を超えた空間分解能を持った構造化照明ラマン顕微鏡を構築し，生細胞の超解像ラマンイメージの取得に成功した。まず広視野照明ラマン顕微鏡を作製し，照明光に周期構造を持たせて複数枚のラマンイメージを取得し，フーリエ空間上で結合することによって1枚の超解像ラマンイメージを取得した。カーボンナノチューブのG’バンドを用いた実験から，構築した構造化照明ラマン顕微鏡の分解能は130 nm程度であった。さらに，C-Hバンドを観測領域として生細胞の超解像ラマンイメージを行うことで，脂肪滴のラベルフリー超解像ラマンイメージングに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまでに超解像ラマンイメージングを行った報告例はあったが，露光時間が長く，生体試料への応用は固定した試料に限られてきた。我々の開発した構造化照明ラマン顕微鏡は，露光時間が2分程度であり，生細胞の超解像ラマンイメージングが可能になった。これによって，蛍光ラベルや固定化などの前処理をせずに，細胞を生きたそのままの状態で超解像イメージすることが可能になった。特に，今回観察に用いたC-H伸縮振動バンドの強度は細胞内の生体分子の総濃度に対応しているといえ，細胞内の夾雑環境を可視化できたと言える。超解像ラマンイメージングを用いることで，細胞内生理現象と細胞内環境を追跡することが可能になる。
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