メゾスコピック領域で見られる生物の機械的で熱的な動作のしくみと操作

• 研究課題/領域番号: 23687021
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 鈴木 団 早稲田大学, 重点領域研究機構, 准教授 (40350475)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 27,560千円 (直接経費: 21,200千円、間接経費: 6,360千円); 2013年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円); 2012年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円); 2011年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
• キーワード: 共焦点顕微鏡 / 生物物理 / 分子モーター / 細胞・組織 / 生体分子 / ナノ材料創製 / ナノ材料評価 / ナノ多機能材料 / 細胞骨格・運動 / 運動・輸送 / バイオイメージング / 細胞情報・動態

研究概要

メゾスコピック領域の「力」は、近年のメカノバイオロジーの興隆により再認識されはじめた。しかし熱、そして温度は、いまだにマクロなパラメータとして扱われることが多い。（１）「仕事（力）」と（２）「熱（温度）」という２つのエネルギー量を、メゾスケールで扱える技術を開発し、新規で生物学的に重要な事象の発見を目的として研究を行った。（１）細胞シートを調製し、負荷刺激系を組み合わせた顕微観察系を用いて細胞シートの外部負荷応答を解析した。（２）細胞の熱パルス応答を見出した。1細胞の温度変化を検出するプローブおよび手法を新規に開発し、これを応用した。

研究成果

• [雑誌論文] A nanoparticle-based ratiometric and self-calibrated fluorescent thermometer for single living cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Takei, Y., Arai, S., Murata, A., Takabayashi, M., Oyama, K., Ishiwata, S., Takeoka, S., and Suzuki M.
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 8 号: 1 ページ: 198-206
  • DOI: 10.1021/nn405456e
  • 査読あり
• [雑誌論文] 歩くナノ温度計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木団、大山廣太郎、石渡信一
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 53(3) ページ: 158-159
  • NAID: 10031159069
• [雑誌論文] Walking nanothermometers : Spatiotemporal temperature measurement of transported acidic organelles in single living cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Oyama, K., Takabayashi, M., Takei, Y., Arai, S., Takeoka, T, Ishiwata, S. and Suzuki, M.
  • 雑誌名: Lab Chip 巻: 12 ページ: 1591-1593
• [雑誌論文] Mass Spectrometric Screening of Ligands with Lower Off-rate from a Clicked-based Pooled Library (2012)
  • 著者名/発表者名: Arai, S., Hirosawa, S., Oguchi, Y., Suzuki, M., Murata, A., Ishiwata, S. and Takeoka, S
  • 雑誌名: ACS Comb. Sci 巻: 14(8) ページ: 451-455
• [雑誌論文] Microscopic heat pulses induce contraction of cardiomyocytes without calcium transients (2012)
  • 著者名/発表者名: Oyama, K., Mizuno, A., Shintani, S.A., Itoh, H., Serizawa, T., Fukuda, N., Suzuki, M. and Ishiwata, S.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun 巻: 417 ページ: 607-612
• [雑誌論文] Walking nanothermometers : spatiotemporal temperature measurement of transported acidic organelles in single living cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Oyama
  • 雑誌名: Lab on a Chip 巻: 12 号: 9 ページ: 1591-1593
  • DOI: 10.1039/c2lc00014h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mass spectrometric screening of ligands with lower off-rate from a clicked-based pooled library. (2012)
  • 著者名/発表者名: Arai, S., Ishiwata, S., et al.
  • 雑誌名: ACS Comb. Sci. 巻: 14 号: 8 ページ: 451-455
  • DOI: 10.1021/co300028n
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microscopic heat pulses induce contraction of cardiomyocytes without calcium transients (2012)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Oyama
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 417 号: 1 ページ: 607-612
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2011.12.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast temperature measurement following single laser-induced cavitation inside a microfluidic gap. Quinto-Su, P.A.
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M. and Ohl, C.-D
  • 雑誌名: Sci. Rep 巻: (in press)
• [学会発表] Microscopic thermometry in a living cell by fluorescent nanoprobes (2014)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M
  • 学会等名: Japan-A*STAR Advanced Diagnostics Forum
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2014-03-24
  • 招待講演
• [学会発表] Thermometry in aqueous solution at single cell-scale using fluorescent nanothermometers (2014)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M
  • 学会等名: 第91回日本生理学会大会(The 91st Annual Meeting of the Physiological Society of Japan)
  • 発表場所: Kagoshima, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Thermometry in aqueous solution at single cell-scale using fluorescent nanothermometers (2014)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M.
  • 学会等名: The 91st Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 発表場所: 鹿児島
  • 招待講演
• [学会発表] Thermal activation of cardiac thin filaments induces contraction without intracellular Ca2+ releases: studies with cardiomyocytes and an in vitro motility assay. (2014)
  • 著者名/発表者名: Oyama, K., Ishii, S., Arai, T., Shintani, S.A., Itoh, H., Fukuda, H., Suzuki, M. and Ishiwata, S.
  • 学会等名: Biophysical Society the 58th Annual Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Bleb formation in a HeLa cell induced by temperature gradient. (2014)
  • 著者名/発表者名: Arai, T., Isaka, A., Oyama, K., Itoh, H., Seto, Y., Suzuki, M. and Ishiwata, S.
  • 学会等名: Biophysical Society the 58th Annual Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Intracellular Ca2+ imaging to temperature stimuli on cultured cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Itoh, H., Oyama, K., Suzuki, M., Lane, E. B. and Ishiwata, S.
  • 学会等名: Singapore International Conference on Skin Research
  • 発表場所: Singapore
• [学会発表] Temperature measurement in the scale of single cell with fluorescent temperature reporters. MBI Seminar, Mechanobiology Institute (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M
  • 学会等名: National University of Singapore
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2013-09-17
  • 招待講演
• [学会発表] 一匹の細胞で温度を扱うこと&擬似組織系で細胞の力学負荷応答を見ること (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木団
  • 学会等名: 「細胞機能究明の最前線3」理研セミナー
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-06-20
  • 招待講演
• [学会発表] Single cell-scale thermometry by fluorescent temperature reporters (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M
  • 学会等名: 7th International Symposium on Nanomedicine (ISNM 2013)
  • 発表場所: Kyushu Institute of Technology, Kitakyushu, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Single cell-scale thermometry by fluorescent temperature reporters (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M.
  • 学会等名: 7th International Symposium on Nanomedicine (ISNM 2013)
  • 発表場所: 北九州
  • 招待講演
• [学会発表] Spot-by-spot thermometry in aqueous solution by fluorescent temperature reporters under optical microscope (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M.
  • 学会等名: International Symposium on Nanomedicine Molecular Science (NMMS 2013)
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 単一ナノ粒子計測による単一HeLa細胞内の温度依存的な機能活性の測定と活性依存的な熱発生の検出 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木団、新井敏、村田篤、大山廣太郎、高林昌生、武井義明、石渡信一、武岡真司
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 金沢
• [学会発表] Actin filament remodeling in cell-sheet by mechanical stretch (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M., Kawauchi, K., Chai, E.C., Yamauchi, S., Ishiwata, S. and Fujita, H.
  • 学会等名: The 51st Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Ca2+-coupled local thermogenesis in a single HeLa cell measured by polymeric nanoparticles as ratiometric nanothermometers. (2013)
  • 著者名/発表者名: Takei, Y., Arai, S., Murata, A., Takabayashi, M., Oyama, K., Ishiwata, S., Takeoka, S. and Suzuki, M.
  • 学会等名: The 5th EMBO Meeting
  • 発表場所: Amsterdam, Holland
• [学会発表] Calcium release induced by a microscopic heat pulse in WI-38 fibroblasts. (2013)
  • 著者名/発表者名: Itoh, H., Oyama, K., Suzuki, M. and Ishiwata, S.
  • 学会等名: The 5th EMBO Meeting
  • 発表場所: Amsterdam, Holland
• [学会発表] Microscopic heat pulses induce Ca2+-independent contraction of cardiomyocytes. (2013)
  • 著者名/発表者名: Oyama, K., Mizuno, A., Shintani, S.A., Itoh, H., Serizawa, T., Fukuda, N., Suzuki, M., and Ishiwata S.
  • 学会等名: 米国生物物理学会第57回年会
  • 発表場所: 米国
• [学会発表] Fluorescent nanoparticle as a temperature sensor in single living cells. (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M.
  • 学会等名: The Taiwan-Japan Nanomedicine Meeting
  • 発表場所: 台湾
• [学会発表] 局所熱パルスは心筋細胞のカルシウム濃度上昇を伴わない収縮を誘発する (2012)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Oyama,…, Madoka Suzuki, Norio Fukuda, Shin'ichi Ishiwata
  • 学会等名: 第89回日本生理学会大会
  • 発表場所: 松本
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] 細胞内応用を目的としたレシオ型温度感受性蛍光ナノ粒子の構築 (2012)
  • 著者名/発表者名: 武井義明、…、鈴木団、石渡信一、武岡真司
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会
  • 発表場所: 慶応義塾大学(神奈川)
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] Mitotic spindle in HeLa cell is relocated by the temperature gradient within the cell (2012)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M.,…Ishiwata, S.
  • 学会等名: Biophysical Society the 56th Annual Meeting
  • 発表場所: サンディエゴ(米国)
  • 年月日: 2012-02-25
• [学会発表] Spatiotemporal measurement of the temperature changes in acidic organelles with fluorescent nanothermometers (2012)
  • 著者名/発表者名: Oyama, K.,…Suzuki, M.
  • 学会等名: Biophysical Society the 56th Annual Meeting
  • 発表場所: サンディエゴ(米国)
  • 年月日: 2012-02-25
• [学会発表] Microscopic analysis of calcium dynamics in single migrant cells in response to a heat pulse (2012)
  • 著者名/発表者名: Itoh, H., Suzuki, M., Oyama, K., Ishiwata, S.
  • 学会等名: Biophysical Society the 56th Annual Meeting
  • 発表場所: サンディエゴ(米国)
  • 年月日: 2012-02-25
• [学会発表] メゾスコピック領域でのエネルギー変化測定・撹乱による生物機能の解明と操作に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M.
  • 学会等名: 第4回生物学・化学・情報科学融合のための戦略的研究基盤形成支援事業シンポジウム
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
  • 年月日: 2012-01-21
• [学会発表] 細胞一匹レベルの温度や力 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木団
  • 学会等名: 日本定量生物学の会第四回年会
  • 発表場所: 名古屋大学(名古屋)
  • 年月日: 2012-01-07
• [学会発表] 細胞内を輸送される酸性オルガネラの位置と温度の同時計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大山廣太郎、…鈴木団
  • 学会等名: 2012年生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 筑波大学(茨城県)
  • 年月日: 2012-01-06
• [学会発表] 局所熱パルスで誘起されるCaによらない心筋細胞の収縮 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大山廣太郎、…鈴木団、石渡信一
  • 学会等名: 2012年生体運動研究合同班会議
  • 発表場所: 筑波大学(茨城県)
  • 年月日: 2012-01-06
• [学会発表] Ca2+-decoupled contraction of single rat adult cardiomyocytes induced by microscopic heat pulse. (2012)
  • 著者名/発表者名: Oyama, K., Mizuno, A., Shintani, S.A., Itoh, H., Serizawa, T., Fukuda, N., Ishiwata S. and Suzuki, M.
  • 学会等名: The American Society for Cell Biology, 2012 Annual Meeting
  • 発表場所: 米国
• [学会発表] Development of ratiometric fluorescent nanothermometer and its application to living cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: 武井義明、新井敏、村田篤、大山廣太郎、高林昌生、石渡信一、武岡真司、鈴木団
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] Fluorescent Nanoparticles for the Temperature Measurement inside Living Cells with Spatiotemporal Resolution. (2012)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M.
  • 学会等名: The 2012 Small Sciences Symposium -Frontiers in Nanomedicine-
  • 発表場所: シンガポール
• [学会発表] Ca2+-independent on-off regulation of a cardiomyocyte by microscopic heat pulses. (2012)
  • 著者名/発表者名: Oyama, K., Mizuno, A., Shintani, S., Itoh, H., Serizawa, T., Fukuda, N., Suzuki, M., and Ishiwata S.
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Temperature dependency of Ca2+ dynamics in a migrant cell. (2012)
  • 著者名/発表者名: Itoh, H., Suzuki, M., Oyama, K. and Ishiwata, S.
  • 学会等名: Joint Meeting of the 45th Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists and the 64th Annual Meeting of the Japan Society for Cell Biology
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] 細胞内応用を目的としたレシオ型蛍光ナノ温度計の構築 (2011)
  • 著者名/発表者名: 武井義明、…鈴木団、石渡信一、武岡真司
  • 学会等名: 第33回日本バイオマテリアル学会大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-11-21
• [学会発表] Temperature measurement in solution with temporal and spatial resolution (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M.
  • 学会等名: The 2nd Anniversary Symnposium of WABIOS
  • 発表場所: バイオポリス(シンガポール)
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] Temperature measurement inside organelles with fluorescent nanothermometers (2011)
  • 著者名/発表者名: Oyama, K.,…, Suzuki, M.
  • 学会等名: The 49th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Reorganization of mitotic spindle by thermal modulation in HeLa cell (2011)
  • 著者名/発表者名: Motoyoshi, M., Suzuki, M., Oyama, K., Itabashi, T., Ishiwata, S.
  • 学会等名: The 49th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Sensitivity of Ca2+ dynamics to the heat pulse in migrant cells at various temperatures (2011)
  • 著者名/発表者名: Itoh, H., Suzuki, M., Oyama, K, Ishiwata, S.
  • 学会等名: The 49th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Remodeling of adherence junction proteins and actin filament in cell sheet by mechanical stimuli (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M., Fujita, H.
  • 学会等名: The EMBO Meeting 2011
  • 発表場所: ウィーン(オーストリア)
  • 年月日: 2011-09-10
• [学会発表] 光学顕微鏡を用いた局所熱励起・局所温度測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木団
  • 学会等名: 第10回国際バイオEXPO
  • 発表場所: 東京(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-01
• [学会発表] ヒト胎児肺線維芽細胞(WI-38)のカルシウムイオン変動に局所的熱刺激がもたらす効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊藤秀城、鈴木団、大山廣太郎、石渡信一
  • 学会等名: 第63回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 北海道大学(北海道)
  • 年月日: 2011-06-27
• [学会発表] High-speed Thermography of Laser Induced Cavitation Bubbles (2011)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M., Quinto Su, P.A., Ohl, C.D.
  • 学会等名: International Conference on Materials for Advanced Technolgies 2011
  • 発表場所: サンテック会議場(シンガポール)
  • 年月日: 2011-06-26
• [学会発表] 光学顕微鏡を用いた局所熱励起・局所温度測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木団
  • 学会等名: 第10回国際バイオEXPO
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] Microscopic thermometry in a living cell by fluorescent nanoprobes
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M.
  • 学会等名: Japan-A*STAR Advanced Diagnostics Forum
  • 発表場所: Singapore
  • 招待講演
• [学会発表] Development and biological applications of fluorescence thermometry under optical microscope.
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M.
  • 学会等名: Waseda University-Singapore Polytechnic Inaugural Joint Biomedical Symposium 2013
  • 発表場所: Singapore
• [学会発表] Temperature measurement in the scale of single cell with fluorescent temperature reporters
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M.
  • 学会等名: MBI Seminar
  • 発表場所: Singapore
  • 招待講演
• [学会発表] 一匹の細胞で温度を扱うこと＆擬似組織系で細胞の力学負荷応答を見ること
  • 著者名/発表者名: 鈴木団
  • 学会等名: 「細胞機能究明の最前線３」理研セミナー
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] 見えないパラメータに着目した細胞生物物理学－ 温度（熱）と力（仕事）－
  • 著者名/発表者名: 鈴木団
  • 学会等名: ナノメディシン分子科学第二回若手の会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Microscopic analysis of calcium dynamics to various temperature stimuli in a WI-38 cell.
  • 著者名/発表者名: Itoh, H., Suzuki, M., Oyama, K. and Ishiwata, S.
  • 学会等名: 卓越した大学院拠点形成支援事業 スタートアップ・シンポジウム
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Development of walking nano-*-meters.
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M.
  • 学会等名: ナノメディシン分子科学 公開国際シンポジウム「細胞内の分子世界を探る：化学・物理・生物学の統合による医療革命を目指して」
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] メゾスコピック領域でのエネルギー変化測定・撹乱による生物機能の解明と操作に関する研究
  • 著者名/発表者名: 鈴木団
  • 学会等名: 第5回生物学・化学・情報科学融合のための戦略的先進理工学研究基盤の形成事業シンポジウム「ライフイノベーション創出に向けたフュージョンバイオテクノロジー展開」－融合の展開と実践－
  • 発表場所: 東京
• [備考] 報道関連情報、早稲田大プレスリリース「水中で触れずに細胞の中の温度を測れるレシオ型ナノ温度計を報道関連情報、開発ミクロンサイズの温度変化を測定するナノ温度計の手法を発展」2014年1月17日
• [備考] 報道関連情報、日経産業新聞「水中の細胞温度触れず正確測定早大が装置開発」2014年1月21日
• [備考] 報道関連情報、マイナビニュース「早稲田、水中で触れずに細胞の温度を測定する「レシオ型ナノ温度計」開発」2014年1月28日
• [備考] 報道関連情報、早稲田大プレスリリース「細胞内を歩くナノ温度計を開発ミクロンサイズの細胞内小器官内部の温度変化を世界で初めて測定」2012年3月15日
• [備考] 報道関連情報、マイナビニュース「早大、細胞内の局所的で微小な温度変化を測定可能な「歩くナノ温度計」開発」2012年3月14日
• [備考] 報道関連情報、日刊工業新聞「細胞内で0.3度C差測定早大ナノ粒子の温度計」2012年3月19日
• [備考] 報道関連情報、科学新聞「細胞内を歩く「ナノ温度計」開発ミクロンサイズの細胞内小器官内部の温度変化-早大が世界で初めて測定-」2012年3月23日
• [備考]
  • URL: http://www.waseda.jp/jp/news11/120315_nanothermo.html