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生体試料の深部のクライオ1分子イメージング

研究課題

研究課題/領域番号 19K22162
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

藤芳 暁  東京工業大学, 理学院, 助教 (70371705)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2019年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワード1分子観察 / 可変浸レンズ / 蛍光顕微鏡 / 三次元イメージング / 生体試料 / 1分子分光 / 深部観察 / 顕微鏡
研究開始時の研究の概要

蛍光顕微鏡で観察する試料の表面には、空気/水(または油/水などの)界面が存在する。試料表面は平らな場合が多く、平らな界面で光が屈折すると収差が産まれ、顕微鏡の分解能と検出効率が大きく低下する このため、蛍光顕微鏡でも、細胞や組織のような厚みのある試料全体を正しく画像化することは難しい。そこで、当該研究では、界面屈折の影響をゼロにできるWILを開発する。

研究成果の概要

高い開口数の対物レンズを用いて、厚みのある生体試料を回折限界の性能を得ようとするのは困難である。当該プロジェクトでは、このようなイメージングを可能にする可変浸レンズシステムを開発した。その結果、大きさ50ミクロンの乳腺細胞の細胞塊などの厚みのある生体試料を正しく画像化ができることを実験的にしめした。この成果は原著論文として報告済みであり、広く科学者に成果を紹介している。今後は生理条件およびクライオ条件での実験成果を通じて、社会に貢献したい。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで細胞内の小器官を測定する場合、培養細胞ぐらいの厚さ(10ミクロン)がせいぜいで組織レベルの試料になると細胞ごとの分解能が限界であった。我々の提案する方法は生体組織の中の小器官を鮮明に取得できる方法であり、とても大きな意義があると考えている。この技術は医学、薬学にもすぐに応用できる方法であり、こちらの方向を伸ばすことで社会に貢献したい。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Variable immersion microscopy with a high numerical aperture2021

    • 著者名/発表者名
      Keita Ishida, Kanta Naruse, Yuta Mizouchi, Yoshihiro Ogawa, Michio Matsushita, Takeshi Shimi, Hiroshi Kimura, Satoru Fujiyoshi
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 46 号: 4 ページ: 856-859

    • DOI

      10.1364/ol.416006

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cryogenic Single-Molecule Spectroscopy of the Primary Electron Acceptor in Photosynthetic Reaction Center2020

    • 著者名/発表者名
      T. Kondo, R. Mutoh, H. Tabe, G. Kurisu, H. Oh-oka, S. Fujiyoshi, and M. Matsushita
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. Lett.

      巻: - 号: 10 ページ: 3980-3986

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.0c00891

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cryogenic Far-Field Fluorescence Nanoscopy: Evaluation with DNA Origami2020

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

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 124 号: 35 ページ: 7525-7536

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.0c04721

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [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 実施状況報告書
    • 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 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 超流動ヘリウム1分子分光で見たタンパク質の中の水素結合2020

    • 著者名/発表者名
      藤芳 暁
    • 学会等名
      量子生命科学会第二回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Single-molecule nanoscopy by using cryogenic fluorescence microscopy2020

    • 著者名/発表者名
      藤芳 暁
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 可変浸レンズ:実験とシミュレーション2020

    • 著者名/発表者名
      成瀬寛太、石田啓太、溝内雄太、松下道雄、志見剛、木村宏、藤芳暁
    • 学会等名
      分子科学会 オンライン討論
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 反応性FRETペアによる細胞内標識2020

    • 著者名/発表者名
      溝内雄太、成瀬寛太、松下道雄、工藤史貴、佐藤優子、木村宏、藤芳暁
    • 学会等名
      分子科学会 オンライン討論
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 液中の深いところの顕微観察を可能にする可変浸レンズ2020

    • 著者名/発表者名
      成瀬寛太、石田啓太、溝内雄太、松下道雄、志見剛、木村宏、藤芳暁
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 三次元カメラ共焦点クライオ(C3)蛍光顕微鏡2019

    • 著者名/発表者名
      藤芳 暁
    • 学会等名
      放射線影響学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [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 実施状況報告書
  • [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 実施状況報告書
  • [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 実施状況報告書
  • [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 実施状況報告書
  • [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 実施状況報告書
  • [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 実施状況報告書
  • [産業財産権] 顕微鏡2020

    • 発明者名
      藤芳暁、石田啓太
    • 権利者名
      藤芳暁、石田啓太
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-07-04   更新日: 2022-12-28  

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