| 研究課題/領域番号 |
23K26510
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| 補助金の研究課題番号 |
23H01817 (2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2023) |
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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 | 基礎生物学研究所 |
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研究代表者 |
亀井 保博 基礎生物学研究所, 超階層生物学センター, RMC教授 (70372563)
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| 研究分担者 |
冨樫 祐一 立命館大学, 生命科学部, 教授 (50456919)
濱田 隆宏 岡山理科大学, 生命科学部, 准教授 (20452534)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2025年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2024年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2023年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
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| キーワード | バイオサーモロジー / イメージング / 熱動態解析 / 温度計測 / 高速イメージング / 熱ショック応答 / HSF / 赤外レーザー / 単一細胞 / biothermology |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高速温度イメージング技術（高速蛍光イメージング光学系開発と温度計測用蛍光タンパク質プローブの活用）を使って、生体内物質やその構造による熱伝導を観測し、また、分子動態解析シミュレーションを併用してミクロの世界における熱伝搬理論を模索する。これを通じて「生命にとっての熱・温度とは何か？」の理解のための考察を深める。
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| 研究実績の概要 |
高速温度イメージング技術（高速蛍光イメージング光学系開発と温度計測用蛍光タンパク質プローブの活用）を使って、生体内物質やその構造による熱伝導を観測し、また、分子動態解析シミュレーションを併用してミクロの世界における熱伝搬理論を模索する。これを通じて「生命にとっての熱・温度とは何か？」の理解のための考察を深めることが本研究課題の目的である。
これまで、高速温度イメージング顕微鏡、温度計測蛍光タンパク質（Bg-Temp）の発現用ベクターを作成してきた。2024年度には、１，温度計測蛍光タンパク質のタンパク質を発現する安定細胞株を樹立し、２，マイクロチャンバー作製し、３，（２）を使った局所加熱による温度動態計測までを実施した。マイクロチャンバーの素材はイメージングのために屈折率が水と同じ値、熱を逃がさないために水やガラスよりも熱伝導率が低い素材が適する。これらの理由からCytopを利用した。これまで生物系のマイクロデバイスで用いられてきたPDMSに比較して作製過程は複雑であるが、安定して鋳型の作製などができるようになった。
一方で、実測温度動態データから観測した熱伝導率だけでは従来の伝熱理論とかけ離れた値になることが想定できるため、分子動力学的な解析シミュレーションが必要と判断しており、分担者として富樫博士と議論を行い、具体的な分子（脂質）等に関して決定した。また、恒温動物と変温動物の間での生体材料の熱特性比較を行っていく予定だが、さらに植物の生体材料特性も対象にすることも検討するため、植物で温度に関する議論を進めてきた濱田博士にも議論に加わって頂いた。それに関連して温度と生物に関するシンポジウム「バイオサーモロジーワークショップ」も濱田博士を中心として開催した。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
高速温度イメージング光学系、マイクロチャンバーの作製とイメージング性能の評価、温度プローブ発現安定株樹立など、正確な温度動態イメージングに必要な主たる要素が機能することが分かり、実測が開始できたため。また、分子動力学シミュレーションによる比較解析、および、植物での試料作製協力の体制が整ったため。
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| 今後の研究の推進方策 |
2025年度は、マイクロデバイスでの実際の高速イメージングによる熱動態データ取得ならびに解析を行う。また得られたデータを分子動力学シミュレーションと比較しながら必要なパラメーターに関して富樫博士と議論し、動物（恒温・変温）と、濱田博士の協力により植物の生体物質での追加データ取得ならびに解析を行う。
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