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クロマチン構造の核内観察

公募研究

研究領域遺伝子制御の基盤となるクロマチンポテンシャル
研究課題/領域番号 21H00246
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
研究機関東京工業大学

研究代表者

藤芳 暁  東京工業大学, 理学院, 助教 (70371705)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワードクロマチン / クライオ蛍光顕微鏡 / 1分子 / 1分子観察 / クライオ顕微鏡 / 蛍光 / 超流動ヘリウム / ナノスコピー
研究開始時の研究の概要

物理学者・生物学者・化学者の三者協力により、前人未踏の細胞内の分子イメージングを実証し、クロマチンの機能を分子レベルで理解するための新しい方法論を確立することを研究目的とする。さらに、同一の細胞株に対して、ライブイメージングをおこなうことで、超流動ヘリウム蛍光顕微鏡で観察されたナノレベルの空間情報がクロマチン動態にどのように関係しているかについて研究する。我々はすでに、前回の公募研究において、細胞外であれば光による分子イメージングに成功しており、これを利用して研究をおこなう。

研究実績の概要

本研究の目的は、クロマチン動態を分子レベルで理解するための新しい方法を開発することである。このため、超流動ヘリウム蛍光顕微鏡を用いて、前人未踏の細胞内の分子イメージングを実証し、同一の細胞株のライブイメージングによりクロマチン動態を観察する。二つの方法で得られた分子イメージとライブイメージから、クロマチンの機能について研究することを目的として、研究をおこなった。
細胞内の分子イメージングには成功しなかったものの、今年度は大きな成果があった。我々が開発してきたクライオ蛍光顕微鏡では、ナノレベルの安定性を得るために対物レンズと試料を同一の試料ホルダーに設置し、共に超流動ヘリウム中に浸すというデザインを用いている。このデザインを用いることで、顕微鏡全体の安定性として10時間で数nmに抑えることに成功している。ところが、この場合、試料ステージを空間的に走査することが必須であるが、安定性と走査範囲に反比例の関係があり、安定性をナノレベルに設定すると、走査範囲が0.1 mm程度に制限されてしまうのが現状であった。このため、不均一性が高く、サイズが大きな試料である生体系を観察するのには大きな障害となっていた。そこで、本年度は、試料ステージの安定化に用いていた位置センサーを静電容量方式から光干渉計方式に変更することで、オングストロームの安定性を持ちながら、ミリメータの走査範囲を確保することに成功した。これは、クロマチンだけでなく、生体系一般に使える技術となった。

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Superfluid helium nanoscope insert with millimeter working range2022

    • 著者名/発表者名
      Kamiya Naoki、Kuramoto Kazuki、Takishima Kento、Yumoto Tatsuya、Oda Haruka、Shimi Takeshi、Kimura Hiroshi、Matsushita Michio、Fujiyoshi Satoru
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 93 号: 10 ページ: 103703-103703

    • DOI

      10.1063/5.0107395

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 細胞内の1分子を三次元でナノレベル分解能で観察できるクライオ三次元ナノスコピーの開発2022

    • 著者名/発表者名
      成瀬寛太, 松田剛, 溝内雄太, 志見剛, 木村宏, 中田栄司, 森井孝, 松下道雄, 藤芳暁
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体試料の3次元イメージングのための可変浸レンズを用いた光シート蛍光顕微鏡の開発2022

    • 著者名/発表者名
      湯本達也, 志見剛, 木村宏, 松下道雄, 藤芳暁
    • 学会等名
      分子生物学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 細胞内1分子ナノスコピーのための近赤外蛍光標識技術の開発2022

    • 著者名/発表者名
      藏本和輝, 武藤慶, 宮崎龍也, 山口潤一郎, 成瀬寛太, 神谷直輝,荒巻秀和, 松下道雄, 小田春佳, 志見剛, 木村宏, 藤芳暁
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ナノレベルの精度を持つ光電子相関顕微鏡の要素開発:無冷媒クライオスタットを用いたサンプルホルダーのサブミリケルビン安定化2022

    • 著者名/発表者名
      賴田拓真, 松下道雄, 藤芳暁
    • 学会等名
      日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ナノレベルの クライオ1分子イメージング2022

    • 著者名/発表者名
      藤芳 暁
    • 学会等名
      第15回エピジェネティクス研究会年会 エピジェネティクス研究における技術開発
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛍光顕微鏡によって クロマチン構造を可視化できるか2022

    • 著者名/発表者名
      藤芳 暁
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 第78回学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [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

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2023-12-25  

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