細胞内ナノ空間の分子ダイナミクス計測技術の開発

• 研究課題/領域番号: 24770160
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 市村 垂生 独立行政法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 研究員 (50600748)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2013年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2012年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
• キーワード: １分子計測・操作 / 一分子計測・操作 / 国際情報交流

研究成果の概要

生体分子の動態を細胞内で計測することは、生命システムを理解する上で欠かせないアプローチとなっている。分子の拡散係数、濃度、化学反応速度などの量を計測する方法として、蛍光相関分光法が広く用いられている。本研究では、光の回折限界を超える分解能で蛍光相関分光計測を実現するために、新規超解像顕微鏡法の開発に取り組んだ。光スイッチング蛍光分子を用いて、蛍光状態と非蛍光状態間での遷移過程を利用した手法を提案し、100nm程度の空間分解能を実現した。従来の計測領域に比べ、10分の１以下の体積に相当する。本手法は、超解像イメージング法としても新しい方法であり、広い応用を期待することができる。

研究成果

• [雑誌論文] Visualizing cell state transition using Raman spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Taro Ichimura, Liang-da Chiu, Katsumasa Fujita, Satoshi Kawata, Tomonobu M. Watanabe, Toshio Yanagida, and Hideaki Fujita
  • 雑誌名: Plos ONE 巻: 9 号: 1 ページ: e84478-e84478
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0084478
  • 査読あり
• [雑誌論文] Culturing of mouse and human cells on soft substrates promote the expression of stem cell markers (2014)
  • 著者名/発表者名: Sayaka Higuchi, Tomonobu M. Watanabe, Keiko Kawauchi, Taro Ichimura, Hideaki Fujita
  • 雑誌名: J Biosci Bioeng 巻: 117 号: 6 ページ: 749-75
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2013.11.011
  • NAID: 110009823162
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tip-enhanced nano-Raman analytical imaging of locally induced strain distribution in carbon nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: Taka-aki Yano, Taro Ichimura, Shota Kuwahara, Fekhra H’Dhili, Kazumasa Uetsuki, Yoshito Okuno, Prabhat Verma, and Satoshi Kawata
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 4 号: 1 ページ: 2592-2592
  • DOI: 10.1038/ncomms3592
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生体分子動態のナノイメージング (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邉朋信, 神隆, 市村垂生
  • 雑誌名: 光アライアンス 巻: 24 ページ: 15-20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Far-field free tapping-mode tip-enhanced Raman microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Jun Yu, Yuika Saito, Taro Ichimura, Satoshi Kawata, Prabhat Verma
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 102 号: 12 ページ: 123110-123110
  • DOI: 10.1063/1.4799496
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distinct modulated pupil function system for real-time imaging of living cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomonobu M Watanabe et al.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 7 号: 9 ページ: e44028-e44028
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0044028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Engineering strain-sensitive yellow fluorescent protein. (2012)
  • 著者名/発表者名: Taro Ichimura et al.
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 48 号: 63 ページ: 7871-7873
  • DOI: 10.1039/c2cc32541a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Subnanometric stabilization of plasmon-enhanced optical microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yano, T. Ichimura, S. Kuwahara, P. Verma, and S. Kawata
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 23 号: 20 ページ: 465203-465203
  • DOI: 10.1088/0957-4484/23/20/205503
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chromatin plasticity as a differentiation index during muscle differentiation of C2C12 myoblasts. (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomonobu M. Watanabe et al.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 418 号: 4 ページ: 742-747
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2012.01.091
  • 査読あり
• [学会発表] Measuring cellular "state" with optical microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Taro Ichimura
  • 学会等名: Japan Taiwan Bilateral Conference on Biomedical and Plasmonic Imaging
  • 発表場所: National Taiwan University, Taiwan
  • 招待講演
• [学会発表] Observing and measuring states of living cells with optical microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Taro Ichimura
  • 学会等名: 1st KANSAI Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • 発表場所: Toyonaka, Osaka, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Simultaneous tracking of multiple myosin's in sub-diffraction scale based on spectral division (2014)
  • 著者名/発表者名: Taishi Kakizuka, Taro Ichimura, Hideaki Fujita, and Tomonobu M. Watanabe
  • 学会等名: The 58th Annual Meeting of Biophysical Society
  • 発表場所: San Francisco
• [学会発表] Label-free observation of single microtubule by means of SHG microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Junichi Kaneshiro, Tomohiro Shima, Yasushi Okada, Taro Ichimura, and Tomonobu M. Watanabe
  • 学会等名: The 58th Annual Meeting of Biophysical Society
  • 発表場所: San Francisco
• [学会発表] Evaluating intracellular crowded with a glycine-inserted mutant (2014)
  • 著者名/発表者名: Takamitsu J. Morikawa , Hiroaki Machiyama, Kazuko Okamoto, Keiko Yoshizawa, Hideaki Fujita, Taro Ichimura, Katsumi Imada, Takaharu Nagai, Toshio Yanagida, and Tomonobu M. Watanabe
  • 学会等名: The 58th Annual Meeting of Biophysical Society
  • 発表場所: San Francisco
• [学会発表] システム生物学における分光学的アプローチ (2013)
  • 著者名/発表者名: 市村垂生
  • 学会等名: 理研シンポジウム 「最先端光計測とライフサイエンスの近未来 -バイオ・ラマン2017[3]-」
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 招待講演
• [学会発表] 分光超解像ナノメトリー法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 市村垂生
  • 学会等名: 第三回分子モーター討論会
  • 発表場所: 東京大学
  • 招待講演
• [学会発表] 先端増強ラマン散乱顕微鏡を用いたカーボンナノチューブ内部歪みのナノ分光・イメージング (2013)
  • 著者名/発表者名: 矢野隆章, 市村垂生, 桑原彰太, Fekhra H’Dhili, 奥野義人, Prabhat Verma, 河田聡
  • 学会等名: 平成25年度日本分光学会年次講演会
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] 光第二高調波干渉顕微鏡による反転分極構造の観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 金城純一, 上江洲由晃, 市村垂生, 渡邉朋信
  • 学会等名: 平成25年度日本分光学会年次講演会
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] 分光ナノメトリーによる複数モーターたんぱく質のナノ動態計測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 垣塚太志, 市村垂生, 池崎圭吾, 藤田英明, 渡邉朋信
  • 学会等名: 平成25年度日本分光学会年次講演会
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] Change in the nucleus plasticity during C2C12 differentiation measured by fluorescent microscope (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomonobu M.Watanabe, Taro Ichimura, and Hideaki Fujita
  • 学会等名: The 4th EMBO Meeting Nice 2012
  • 発表場所: Nice Acropolis, France
  • 招待講演
• [学会発表] ラマン分光顕微鏡を用いて細胞の分化状態を識別する (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田宗生, 市村垂生, 邱亮達, 藤田克昌, 渡邉朋信, 藤田英明
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 名古屋大学 東山キャンパス（愛知県名古屋市）
• [学会発表] 力を感じて色が変わる蛍光タンパク質の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 市村垂生, 藤田英明, 慶澤景子, 渡邉朋信
  • 学会等名: 平成24年度日本分光学会年次講演会
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス（東京都目黒区）
• [学会発表] Soft substrates are effective in establishment of iPS cells without preparation of feeder cells (2012)
  • 著者名/発表者名: 樋口清香,渡邉朋信,市村垂生,藤田英明
  • 学会等名: The 45th Annual Meeting of JSDB and The 64th Annual Meeting of JSCB
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
• [学会発表] 生命システム解明のための光学イメージング技術の開発と応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 市村垂生,渡邉朋信
  • 学会等名: 第７回NIBBバイオイメージングフォーラム
  • 発表場所: 基礎生物学研究所（愛知県岡崎市）
  • 招待講演
• [学会発表] Efficacy of soft substrate in establishment of iPS cells
  • 著者名/発表者名: 樋口清香,渡邉朋信,市村垂生,藤田英明
  • 学会等名: Genomic Sciences Research Complex（GSC）七夕ミーティング2012
  • 発表場所: 理化学研究所横浜研究所交流棟（神奈川県横浜市）
• [産業財産権] 光学顕微鏡システム (2013)
  • 発明者名: 市村垂生
  • 権利者名: 独立行政法人理化学研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-07-17