• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

高精度の位置決めと環境測定を細胞内において一粒で可能にする粒状蛍光プローブ

公募研究

研究領域ナノメディシン分子科学
研究課題/領域番号 26107717
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 理工系
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) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード生物物理 / 高分子構造・物性 / ナノ材料
研究実績の概要

細胞生物学はもちろん、細胞を治療や診断の対象にしようとする革新的な医療技術や新しい産業技術においては、空間的にも時間的にもめまぐるしく変化する細胞内環境を計測すること、細胞内分子や器官の働きを連続して捉えること、の2つが同時に求められる。本研究では、細胞内環境に感受性を持ち、環境を記述するのに十分な空間分解能とリアルタイムで計測が可能な時間分解能とを併せ持つ新しいプローブ、またこれらプローブに適した計測技術をセットで開発することを目指した。本年度に我々は、提案していたボトムアップ型ナノセンサーの開発に成功した。タンパク質一分子の計測から細胞の活動を定量化することを目ざし、細胞内クリック反応を経て四個の蛍光色素が単一鎖アビジンに結合したナノセンサーを作成する、ボトムアップな方法を提案した。一つの蛍光ナノセンサーの時空間分解能は、使用した光学顕微鏡の条件下では約1Hzのときおよそ10 nmだった。細胞内の任意の部位の局所的な環境を、標的一分子のレベルで計測する基盤技術を提供すると期待される。
特に「環境」パラメータとして「温度」を扱う研究では、動物個体での温度イメージングを指向した蛍光ナノ粒子型の温度センサーの開発も行い、蛍光ナノ粒子型の温度計をショウジョウバエの幼虫へ経口投与して、モデル生物に限らず微小な個体で体内温度をマッピングする手法を提案した。また一細胞温度計測において、計算と実験との間にある5桁のギャップを説明した。
開発した細胞内温度センサーを用いてナノ粒子が神経細胞内に生じる温度分布を計測する実験が発展的に展開し、ピエゾ特性を持つナノ粒子と超音波を組合わせて神経細胞を非接触に刺激する手法を提案することができた。局所温度勾配が細胞に与える影響をさらに調べたところ、球状の細胞および神経細胞の新しい応答を見いだした。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 6件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 8件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件、 招待講演 6件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] シンガポール国立大学/シンガポール国立南洋理工大学/早稲田バイオサイエンスシンガポール研究所(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] イタリア技術研究所/ピサ大学/Scuola Superiore Sant’Anna(イタリア)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] ロシア科学アカデミー(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Intracellular bottom-up generation of targeted nanosensors for single-molecule imaging2016

    • 著者名/発表者名
      Hou, Y., Arai, S., Kitaguchi, T. and Suzuki, M.
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 8 号: 6 ページ: 3218-3225

    • DOI

      10.1039/c5nr08012f

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Micro-thermography in millimeter-scale animals by orally-dosed fluorescent nanoparticle thermosensors2015

    • 著者名/発表者名
      Arai, S., Ferdinandus, Takeoka, S., Ishiwata, S., Sato, H.* and Suzuki, M.* (Corresponding authors)
    • 雑誌名

      Analyst

      巻: 140 号: 22 ページ: 7534-7539

    • DOI

      10.1039/c5an01287b

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The 10(5) gap issue between calculation and measurement in single-cell thermometry2015

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M.,* Zeeb, V., Arai, S., Oyama, K. and Ishiwata, S.* (Corresponding authors)
    • 雑誌名

      Nat. Methods

      巻: 12 号: 9 ページ: 802-803

    • DOI

      10.1038/nmeth.3551

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Piezoelectric nanoparticle-assisted wireless neuronal stimulation2015

    • 著者名/発表者名
      Marino, A.,* Arai, S., Hou, Y., Sinibaldi, E., Pellegrino, M., Chang, Y.-T., Mazzolai, B., Mattoli, V., Suzuki, M.* and Ciofani, G.* (Corresponding authors)
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 9 号: 7 ページ: 7678-7689

    • DOI

      10.1021/acsnano.5b03162

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Directional bleb formation in spherical cells under temperature gradient2015

    • 著者名/発表者名
      Oyama, K.,* Arai, T., Isaka, A., Sekiguchi, T., Itoh, H., Seto, Y., Miyazaki, M., Itabashi, T., Ohki, T., Suzuki, M.* and Ishiwata, S.* (Corresponding authors)
    • 雑誌名

      Biophys. J.

      巻: 109 号: 2 ページ: 355-364

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2015.06.016

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Triggering of high-speed neurite outgrowth using an optical microheater.2015

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Oyama, Vadim Zeeb, Yuki Kawamura, Tomomi Arai, Mizuho Gotoh, Hideki Itoh, Takeshi Itabashi, Madoka Suzuki & Shin’ichi Ishiwata
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 号: 1 ページ: 16611-16611

    • DOI

      10.1038/srep16611

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Oral dosing of chemical indicators for in vivo monitoring of Ca2+ dynamics in insect muscle.2015

    • 著者名/発表者名
      Ferdinandus, Arai, S., Ishiwata, S., Suzuki, M. and Sato, H.
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 10 号: 1 ページ: e0116655-e0116655

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0116655

    • 関連する報告書
      2014 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] Endoplasmic reticulum targeting small molecule thermometer visualizes dynamics of heat production at subcellular level2014

    • 著者名/発表者名
      S. Arai, S-C. Lee, Z. Duanting, M. Suzuki, Y-T. Chang
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 4 号: 1 ページ: 6701-6701

    • DOI

      10.1038/srep06701

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Single-cell thermal perturbation and site-specific thermal imaging2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木団
    • 学会等名
      The 9th International Symposium on Nanomedicine (ISNM2015)
    • 発表場所
      津
    • 年月日
      2015-12-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Single-cell temperature sensing by fluorescence intensity- and FLIM-based methods2015

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M.
    • 学会等名
      IMB-Olympus Advanced Microscopy Workshop 2015
    • 発表場所
      シンガポール
    • 年月日
      2015-11-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 細胞内温度勾配で素早く形成されるHeLa細胞のブレブ2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木団
    • 学会等名
      第四回ナノメディシン分子科学若手の会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-01-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] In vivo Ca2+ monitoring in insect muscle.2015

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M., Ferdinandus, Arai, S., Ishiwata, S. and Sato, H.
    • 学会等名
      The 6th Taiwan-Japan Symposium on Nanomedicine
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2015-01-08 – 2015-01-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 色素の経口投与による大型昆虫の筋肉カルシウムレベルのin vivo計測2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木団, Ferdinandus, 新井敏, 石渡信一, Hirotaka Sato
    • 学会等名
      生体運動研究合同班会議
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-01-07 – 2015-01-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Fluorescent probes for targeted visualization of temperature at organelles in single living cells.2014

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Arai, Madoka Suzuki and Young-Tae Chang
    • 学会等名
      Asian Chemical Biology Conference 3 (ACBC3)
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2014-12-15 – 2014-12-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Thermal activation and temperature measurement of single living cells.2014

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, M.
    • 学会等名
      Advances in Live Single-Cell Thermal Imaging and Manipulation (ALSCTIM 2014)
    • 発表場所
      沖縄
    • 年月日
      2014-11-10 – 2014-11-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞内温度計測2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木 団
    • 学会等名
      分子科学研究所研究会「細胞核内反応の分子科学」
    • 発表場所
      岡崎
    • 年月日
      2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 1細胞サイズの温度を測る蛍光顕微温度イメージング2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木 団
    • 学会等名
      サイエンスライブチケット
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2014-07-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞内の温度測定に適した蛍光ナノ温度計2014

    • 著者名/発表者名
      大山廣太郎,高林昌生、武井義明、村田篤、新井敏、武岡真司、石渡信一、鈴木団
    • 学会等名
      ナノ学会第12回大会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2014-05-22 – 2014-05-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Microscopic thermometry in a living cell by fluorescent nanoprobes2014

    • 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
      2014-04-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 熱パルスによる細胞機能の素早い変調. 「1分子生物学」(石渡信一、原田慶恵編)2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木団
    • 出版者
      化学同人
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2022-02-16  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi