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SHG専用色素を用いたマルチモダル2光子顕微鏡の開発と応用

公募研究

研究領域共鳴誘導で革新するバイオイメージング
研究課題/領域番号 16H01434
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

塗谷 睦生  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 准教授 (60453544)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2017年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2016年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
キーワード光第二高調波発生 / SHG / 2光子顕微鏡 / マルチモダル / 多光子顕微鏡 / グリア細胞 / アストロサイト
研究実績の概要

光第二高調波発生(Second Harmonic Generation: SHG)は蛍光とは異なる2光子現象であり、その可視化により独自の情報の獲得が可能となる。しかし、ライフサイエンスの分野においては応用の試みが十分になされてこなかった。このような現状を打開しSHGイメージングのバイオイメージングにおける有用性を探求すべく、他の多光子現象との同時観測によるマルチモダル2光子顕微鏡観測を可能とするSHG専用色素の開発と応用を行った。
これまでの解析から、我々が開発した無蛍光性SHG専用色素Ap3を用いることにより、2光子励起蛍光とSHGを同時かつ独立に可視化する、マルチモダル多光子顕微鏡観測が可能となることが確かめられた。特に、Ap3を用いたSHGイメージングは細胞の形質膜の特異的可視化に非常に有用であることが明らかとなった。そこでSHG専用色素を用いたSHGイメージングの生命科学研究への更なる応用性を模索するため、他の非線形光学現象であるCoherent Anti-Stokes Raman Scattering(CARS)との併用を試みた。ここから、Ap3はCARSの系にて用いられる、二つの異なる波長のレーザー光の同時照射に応じた和周波発生(Sum Frequency Generation:SFG)シグナルを非常に強く発生することが明らかとなった。つまり、Ap3はSHGのみならず和周波発生一般に応用可能であり、これを利用することで蛍光やラマン散乱とのマルチモダル多光子顕微鏡観察が実現することが明らかとなった。これらのマルチモダル多光子顕微鏡を用いることで、複雑に入り組んだ複数の生命現象の同時可視化解析が可能となると期待される。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 5件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 多光子顕微鏡法のためのSHG専用色素2017

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 雑誌名

      生体の科学

      巻: 68 ページ: 424-425

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 第二高調波顕微鏡~生体機能解明への挑戦~2017

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 雑誌名

      光アライアンス

      巻: 28 ページ: 37-43

    • NAID

      40021369589

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Background norepinephrine primes astrocytic calcium responses to subsequent norepinephrine stimuli in the cerebral cortex.2017

    • 著者名/発表者名
      Nuriya M, Takeuchi M and Yasui M.
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun.

      巻: 483 号: 1 ページ: 732-738

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2016.12.073

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multimodal two-photon imaging using a second harmonic generation-specific dye2016

    • 著者名/発表者名
      Mutsuo Nuriya, Shun Fukushima, Atsuya Momotake, Takanori Shinotsuka, Masato Yasui & Tatsuo Arai
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: - 号: 1 ページ: 11557-11557

    • DOI

      10.1038/ncomms11557

    • NAID

      120007135505

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 光第二高調波顕微鏡の細胞生物学研究への応用2016

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 雑誌名

      OPTRONICS

      巻: 35(8) ページ: 69-73

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 光第二高調波イメージングの細胞生物学研究への応用2017

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 学会等名
      第55回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光第二高調波イメージングの細胞生物学研究への応用2017

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 先端光学顕微鏡分科会 ワークショップ
    • 発表場所
      東京大学医学部教育研究棟(東京都文京区)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光第二高調波顕微鏡の生体機能解明への応用2017

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 学会等名
      光材料・応用技術研究会
    • 発表場所
      中央大学 理工学部 後楽園キャンパス(東京都文京区)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光第二高調波発生イメージングの細胞生物学研究への応用2016

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 学会等名
      第305回光エレクトロニクス第130委員会研究会
    • 発表場所
      東京理科大学 森戸記念館(東京都新宿区)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光第二高調波顕微鏡の細胞生物学研究への応用2016

    • 著者名/発表者名
      塗谷睦生
    • 学会等名
      月刊オプトロニクス特集連動特別セミナー
    • 発表場所
      飯田橋レインボービル会議室(東京都新宿区)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] ライフサイエンス顕微鏡ハンドブック2018

    • 著者名/発表者名
      山科正平・高田邦昭責任編集
    • 総ページ数
      344
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254310948
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 塗谷グループのホームページ

    • URL

      http://user.keio.ac.jp/~aa606547/homepage.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 塗谷グループホームページ

    • URL

      http://user.keio.ac.jp/~aa606547/homepage.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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