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1997 年度 研究成果報告書概要

X線密着顕微鏡による細胞内原子・分子の高解像度イメージング分析

研究課題

研究課題/領域番号 07508001
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 生物物理学
研究機関東京大学 (1996-1997)
(財)東京都臨床医学総合研究所 (1995)

研究代表者

篠原 邦夫  東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (10112088)

研究分担者 本田 捷夫  千葉大学, 工学部, 教授 (10016503)
伊藤 敦  東海大学, 工学部, 助教授 (80193473)
矢田 慶治  青森公立大学, 経営経済学部, 教授 (60006129)
研究期間 (年度) 1995 – 1997
キーワードX線顕微鏡 / X線ズ-ミング管 / イメージング / 培養細胞 / 染色体 / X線吸収スペクトル / シンクロトロン放射光 / 元素分布
研究概要

X線電子顕微鏡を生物観察用に改造して、その特性を検討するとともに、シンクロトロン放射光を用いたX線密着顕微鏡の生物観察における特徴を検討し、下記の成果を得た。
1.2次元X線検出器としてユニークな特徴をもつX線電子顕微鏡を改造し、装置の操作性が格段に向上した。また性能評価により、空間分解能0.5μm以下、検出効果1%前後、ダイナミックレンジ2-3桁程度であることが判明した。
2.本装置とスペクトル測定チェンバーを組み合わせ、各生体分子特有のXANESピークの検索を行い、原子・分子に固有の吸収スペクトル構造を利用したX線分光顕微法(Spectromicroscopy)システムを確立した。特に生体分子のXANESを広範な波長範囲において測定し、DNAイメージングに有用なXANESピークの存在、硫黄の結合状態によるXANESピークのシフトなど新しい知見が得られた。
3.このシステムを動物培養細胞(固定後乾燥)に適用し細胞内原子・分子イメージングを試みた。分子イメージングの例として、リン(P)原子のK吸収端でのXANESピークを用いて分裂期の細胞を観察し、核内に染色体様のリン原子の分布構造を見いだした。窒素(N)のK吸収端における細胞の観察でもDNA特有のXANESピーク波長でのイメージは、核内の構造を示していた。これらはXANESの利用による細胞での分子イメージングの有用性を強く示す結果であった。また、主要な生体元素の吸収端をカバーする広範囲の波長領域で求めたイメージから細胞内元素分布イメージングを行った。独自のプログラムを開発し、細胞内のC,N,O,Caの分布を求めた。
今後ズ-ミング管の性能向上を図るとともに、微量元素分布の精度を高める方法の開発、分子イメージングの観察例を増やすこと、などによって、さらに本システムの有用性を確立させたい。

  • 研究成果

    (20件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (20件)

  • [文献書誌] Atsushi Ito: "Further analysis of elemental distributions in a mammalian cell using electronic zooming tube." Photon Factory Activity Report. 12. 231-231 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] K. Shinohara: "X-ray holographic microscopy of biological specimens with an electronic zooming tube." Journal of Synchrotron Radiation. 3. 35-40 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] A. Ito: "Measurement of soft X-ray absorption spectra and elemental analysis in local regions of mammalian cells using electronic zooming tube." Journal of Microscopy. 181. 54-60 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Atsushi Ito: "XANES profiles of biomolecules at carbon,nitrogen and oxygen K-absorption edges." Photon Factory Activity Report. 13. 209-209 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Atsushi Ito: "X-ray contact microscopy system using an electronic zooming tube for chemical imaging of a mammalian cell." Photon Factory Activity Report. 14. 261-261 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Atsushi Ito: "XANES profiles of sulfur containing biomolecules at sulfur K abisorption edges." Photon Factory Activity Report. 14. 262-262 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Kunio Shinohara: "X-ray microscopy system with an electronic zooming tube." X-ray Microscopy and Spectromicroscopy. (in press).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Kunio Shinohara: "Measurement of XANES spectra of biological molecules in the soft X-ray region." X-ray Microscopy and Spectromicroscopy. (in press).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] A. Ito: "Measurement of absorption profiles of a mammalian cell with submicron resolution using monochromatic synchrotron rediation." Proceedings of 12th International Congress on Photobiology. (in press).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Atsushi Ito: "X-ray contact microscopy system for spectromicroscopy of biological specimens." Journal of Synchrotron Radiation. (in press).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Atsushi Ito: "Further analysis of elemental distributions in a mammalian cell using electronic zooming tube." Photon Factory Activity Report. #12. 231 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] K.Shinohara: "X-ray holographic microscopy of biological specimens with an electronic zooming tube." J.Synchrotron Radiat.3. 35-40 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] A.Ito: "Measurement of soft X-ray absorption spectra and in local regions of mammalian cells using an electronic zooming tube." J.Microscopy. 181. 54-60 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Atsushi Ito: "XANES profiles of biomolecules at carbon, nitrogen and oxygen K-absorption edges." Photon Factory Activity Report. #13. 209 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Atsushi Ito: "X-ray contact microscopy system using an electronic zooming tube for chemical imaging of a mammalian cell." Photon Factory Activity Report. #14. 261 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Atsushi Ito: "XANES profiles of sulfur containing biomolecules at sulfur K absorption edges." Photon Factory Activity Report. #14. 262 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Kunio Shinohara: "X-ray microscopy system with an electronic zooming tube." X-ray Microscopy and Spectromicroscopy. (in press.).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Kunio Shinohara: "Measurement of XANES spectra of biological molecules in the soft x-ray region." X-ray Microscopy and Spectromicroscopy. (in press.).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] A.Ito: "Measurement of absorption profiles of a mammalian cell with submicron resolution using monochromatic synchrotron radiation." Proc.12th International Congress on Photobiol.(in press.).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Atsushi Ito: "X-ray contact microscopy system for spectromicroscopy of biological specimens." J.Synchrotron Radiat.(in press.).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 1999-03-16  

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