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Critically testing magnetoreception mechanisms at the cellular level

研究課題

研究課題/領域番号 20H02687
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分32010:基礎物理化学関連
研究機関東京大学

研究代表者

ウッドワード ジョナサン  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (80526054)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
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: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
キーワード磁気受容 / 細胞の自家蛍光 / ラジカル反応 / 磁場効果 / 発光分析 / スピン化学
研究開始時の研究の概要

Migratory birds and other animals are capable of sensing the Earth's very weak magnetic field and using it for navigation, but the mechanism underlying this ability remains mysterious. In this research, new biochemical and spectroscopic techniques will be developed to investigate the magnetosensitivity of chemical reactions taking place in living cells. These techniques will then be used to critically compare different possible magnetoreception mechanisms to try to explain the remarkable acuity of the avian magnetic compass.

研究成果の概要

本研究では,生体系の磁場感受能力におけるラジカル対の役割を探求し, 磁場が細胞生化学に影響を及ぼすメカニズムを批判的に評価することを目的とした.成果の1つ目は, 未処理の生細胞の自家蛍光に対する磁場効果の初の直接観測である.2つ目は,自動多波長測定を実現する時間分解光吸収磁場効果顕微鏡の開発である.これは, 異なる波長の光の吸収特性に基づいた過渡的なラジカル対の同定を可能にする.3つ目は,短寿命のラジカル対を数十ナノ秒の時間分解能で直接検出できるパルスレーザーと磁場を用いた新しい蛍光イメージング技術の原理実証である.これは,生物学におけるラジカル対の研究に革新をもたらす可能性のある技術である.

研究成果の学術的意義や社会的意義

Since the discovery of magnetism, humans have been fascinated with the idea that magnetic fields might affect the human body. This research provided the first direct evidence of magnetic fields directly influencing chemical reactions occurring in living cells through the formation of radical pairs.

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 8件、 招待講演 13件) 備考 (7件)

  • [雑誌論文] 生物と磁場とラジカル対機構2023

    • 著者名/発表者名
      ウッドワード ジョナサン,池谷 皐
    • 雑誌名

      放射線化学」

      巻: 115 ページ: 11-23

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Triplet Born Radical Pairs and the Low Field Effect2022

    • 著者名/発表者名
      Jonathan R. Woodward
    • 雑誌名

      Applied Magnetic Resonance

      巻: 54 号: 1 ページ: 47-58

    • DOI

      10.1007/s00723-022-01485-9

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Radical pair based magnetic field effects in cells: the importance of photoexcitation conditions and single cell measurements2022

    • 著者名/発表者名
      Jonathan R. Woodward、Noboru Ikeya
    • 雑誌名

      biorXiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2022.11.09.515724

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Animal magnetism: how magnetic fields can influence chemistry in living cells2022

    • 著者名/発表者名
      Woodward Jonathan R.
    • 雑誌名

      TheScienceBreaker

      巻: 8 号: 2

    • DOI

      10.25250/thescbr.brk635

    • 関連する報告書
      2022 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] Cellular autofluorescence is magnetic field sensitive2021

    • 著者名/発表者名
      Ikeya Noboru、Woodward Jonathan R.
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 118 号: 3

    • DOI

      10.1073/pnas.2018043118

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Microspectroscopic Studies of Photochemically Generated Radical Pairs:2023

    • 著者名/発表者名
      Jonathan R. Woodward
    • 学会等名
      1st Gordon Research Conference on Quantum Biology
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Next Generation Magnetic Field Effect Microscopy for Direct Observation of Spin-Correlated Radical Pairs in Living Systems2023

    • 著者名/発表者名
      Noboru Ikeya
    • 学会等名
      1st Gordon Research Conference on Quantum Biology
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum Biology: radical pairs under the microscope2023

    • 著者名/発表者名
      Jonathan R. Woodward
    • 学会等名
      Okinawa Institute of Science and Technology MiS seminar series
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fluorescence Microscopy of Cyclic Radical Pair Based Photochemical Reactions2022

    • 著者名/発表者名
      Jonathan R. Woodward
    • 学会等名
      7th International Symposium on Spin and Magnetic Field Effects in Chemistry and Related Phenomena
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Time-resolved magnetic field effect fluorescence microscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Noboru Ikeya
    • 学会等名
      Annual Meeting of the Japanese Photochemistry Association
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 時間分解磁場効果蛍光顕微鏡の開発2022

    • 著者名/発表者名
      Noboru Ikeya
    • 学会等名
      量子生命科学先端フォーラム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Revealing the potential of quantum mechanics hiding in biology2022

    • 著者名/発表者名
      Jonathan R. Woodward
    • 学会等名
      2022 Daesung Haegang Microbes Forum
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Time-resolved magnetic field effect fluorescence microscopy for direct measurement of transient radical pairs2022

    • 著者名/発表者名
      Noboru Ikeya
    • 学会等名
      第61回電子スピンサイエンス学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Zero magnetic field eigenstates of radical pairs and implications for magnetoreception2022

    • 著者名/発表者名
      Jonathan R. Woodward
    • 学会等名
      第61回電子スピンサイエンス学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Visualizing the low field effect2022

    • 著者名/発表者名
      Jonathan R. Woodward
    • 学会等名
      Kanto Area Spin Chemistry (KASC) meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Radical pair based magnetic field effects on the autofluorescence of living Cells2022

    • 著者名/発表者名
      Jonathan R. Woodward
    • 学会等名
      BfS International Workshop : Impact of electric, magnetic and electromagnetic fields on oxidative stress
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Through a glass brightly: radical pairs under the microscope2022

    • 著者名/発表者名
      Jonathan R. Woodward
    • 学会等名
      Big Quantum Biology Meetings
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Next generation magnetic field effect fluorescence microscopy: toward applications in nanoscience and life science2021

    • 著者名/発表者名
      Jonathan R. Woodward
    • 学会等名
      ISMAR APNMR NMRSJ SEST 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Radical pair based magnetic field effects on cellular photochemistry2021

    • 著者名/発表者名
      Jonathan R. Woodward
    • 学会等名
      Cell Bio Virtual 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 生物の磁気感受性機構を細胞内で探る2021

    • 著者名/発表者名
      Noboru Ikeya
    • 学会等名
      第94回日本生化学大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin dynamics of cyclic photochemical radical pair reactions2021

    • 著者名/発表者名
      Jonathan R. Woodward
    • 学会等名
      Kanto Area Spin Chemistry (KASC) meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Radical Pair Based Magnetic Field Sensitivity Of Native Cell Autofluorescence2020

    • 著者名/発表者名
      Jonathan R. Woodward
    • 学会等名
      電子スピンサイエンス学会2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic field sensitivity of cellular photochemistry2020

    • 著者名/発表者名
      Jonathan R. Woodward
    • 学会等名
      第58回日本生物物理学会年会BSJ2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Magnetic field effects on the autofluorescence of living cells2020

    • 著者名/発表者名
      Jonathan R. Woodward
    • 学会等名
      2020年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 2022 DAESUNGHAEGANG MICROBES FORUM

    • URL

      https://www.youtube.com/live/_Rn2YerxD5s

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] Clubhouse event for Quantum Photonics Club

    • URL

      https://www.clubhouse.com/club/quantum-photonics

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] Magnets dim natural glow of human cells

    • URL

      https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00158.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 生きた細胞内で生体分子の磁気感受性を直接観測 動物の磁気受容メカニズムの解明へ大きな前進

    • URL

      https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/articles/z0508_00093.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] Scientists Observe CellsRespondingToMagneticFields

    • URL

      https://www.forbes.com/sites/davidbressan/2021/01/08/scientists-observe-cells-responding-to-magnetic-fields-for-first-time/?sh=7b85cd4e4c87

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] Magnetic field can influence cells

    • URL

      https://www.express.co.uk/news/science/1380217/earth-magnetic-field-navigate-globe-animals-birds-chemical-reaction-evg

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] Scientists observe ‘quantum sense’

    • URL

      https://www.rt.com/news/511905-quantum-sense-observed-first-time/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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