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細胞全体を高速かつ高精度に観察できるクライオ1分子蛍光イメージング法

研究課題

研究課題/領域番号 20K21168
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) 2020-07-30 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021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)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020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分子分光 / 1分子観察 / 光シート / 光シート顕微鏡 / 蛍光顕微鏡 / クライオ1分子観察 / 1分子観察
研究開始時の研究の概要

本研究の目的は、細胞全体に存在する多数の生体分子の三次元配置を分子と同等な解像度で1分子ごとに決定することである。そこで、当該研究では、既存の顕微鏡を用いるのではなく、高速に(細胞1個あたり数十分)多数の分子をナノメートルの精度で1分子観察できる『シート励起クライオ蛍光顕微鏡』を独自開発することで、これを実現する。

研究成果の概要

我々が開発してきたクライオ蛍光顕微鏡は位置精度を追求してきたため、高視野での観察が困難になっていた。そこで、本課題をおこなうことで、広い視野かつ高速な画像取得法を得ることで、クライオ蛍光顕微鏡の細胞観察への可能性を大きく広げることを目指した。
本研究では、二つのシート励起法を検討した。一つは2個の対物レンズを用いた方法。もう一つは1個の対物レンズを用いた方法である。それぞれを検討した結果、2個の対物レンズを用いた方法が優れていることがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究はナノレベルのイメージング法を細胞へ応用するために必須の技術であり、学術的な意義は大きい。また、この技術を生体組織や個体に応用していけば、生命の謎を分子レベルで解明することが可能になり、学術的にも社会的にも大きな意義を持った研究となるはずである。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Energy transfer fluctuation observed by single-molecule spectroscopy of red-shifted bacteriochlorophyll in the homodimeric photosynthetic reaction center2022

    • 著者名/発表者名
      Kondo Toru、Mutoh Risa、Arai Shun、Kurisu Genji、Oh-oka Hirozo、Fujiyoshi Satoru、Matsushita Michio
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 156 号: 10 ページ: 105102-105102

    • DOI

      10.1063/5.0077290

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [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 実施状況報告書
    • 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 実施状況報告書
    • 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 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 近赤外蛍光プローブを利用した三次元ナノスコピー2021

    • 著者名/発表者名
      成瀬寛太, 武藤慶, 宮崎龍也, 山口潤一郎, 松田剛, 溝内雄太, 志見剛, 木村宏, 松下道雄, 藤芳暁
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 波動光学による光シート顕微鏡の照射系に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      湯本達也, 藤芳暁, 松下道雄
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 温度4 Kにおける光干渉計による試料ステージの安定化についての研究2021

    • 著者名/発表者名
      神谷直輝, 滝島研人, 藤芳暁, 松下道雄
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [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 実施状況報告書
  • [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 実施状況報告書
  • [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 実施状況報告書

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公開日: 2020-08-03   更新日: 2024-12-25  

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