| 研究課題/領域番号 |
20H02587
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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28040:ナノバイオサイエンス関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 |
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研究代表者 |
五十嵐 龍治 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, チームリーダー (90649047)
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| 研究分担者 |
鈴木 芳代 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 主幹研究員 (10507437)
加田 渉 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (60589117)
神長 輝一 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 研究員 (90825176)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
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| キーワード | ナノ量子センサー / ナノダイヤモンド / NVセンター / ナノセンサー / 蛍光イメージング / 定量生物学 / 量子センサ / 細胞イメージング / 量子生命科学 / 量子センサー / ナノバイオテクノロジー / 磁気共鳴 / 生物物理化学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
蛍光顕微鏡を用いた細胞内分子イメージングは様々な生命現象の分子機構を明らかにした。しかし、分子イメージングが与えるのは分子の位置情報だけであるため、現状ではこの「位置情報」と分子のin vitroの性質のみを手がかりとして複雑な生命現象を推測せざるを得ない。本研究では生体ナノ量子センサー技術を活用し、単一細胞内物理・化学パラメータの時空間定量マッピング技術の確立を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、ナノ量子センサーを用いて、単一細胞内の物理・化学パラメータを時空間的に定量マッピングする技術を開発した。2020年度には、ナノダイヤモンドの効率的な細胞導入と測定時間の短縮に成功した。2021年度には、細胞内物理化学パラメータの分子標的、および高速・高精度計測技術を開発し、生体試料への適用法を確立した。2022年度には、分子サイズのナノダイヤモンドを用いた超小型量子センサーを開発し、物理化学パラメータに基づく細胞状態の違いを定量的に区別することを実証した。また、動物個体での物理化学パラメータの測定と病態との相関解析にも成功し、様々な生体系に適用可能な測定プラットフォームを確立した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまで細胞生物学では、主に分子の発現量と発現位置だけで細胞の状態を規定してきた。 しかし、本研究で取り組んだナノ量子センサーによる細胞計測が生命科学研究に今後普及していくことで、多様な生命系において各々の分子が細胞内においてどの様な環境に置かれているかまで詳細に明らかとなり、分子生物学が描く細胞の描像はより定量的なものとなっていく可能性がある。更に本研究でナノ量子センサーによる細胞内の多様な物理化学パラメータ計測が可能となりつつあり、今後更に開発が進むことで細胞の生命現象の数理モデル化が加速し、細胞生物学研究に幅広い恩恵をもたらすだろうと考えている。
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