| 研究課題/領域番号 |
15H05737
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
西野 吉則 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (40392063)
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| 研究分担者 |
木村 隆志 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (50531472)
大島 泰郎 東京薬科大学, 生命科学部, 名誉教授 (60167301)
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| 研究期間 (年度) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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| キーワード | Ｘ線自由電子レーザー / 可視化 / 細菌 / 超精密計測 |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では、Ｘ線自由電子レーザー（ＸＦＥＬ）のフェムト秒オーダーのパルス幅を利用して、異なる状態の細胞を、独自開発したパルス状コヒーレントＸ線溶液散乱（ＰＣＸＳＳ）法により放射線損傷なくイメージングすることにより、生細胞のナノレベルダイナミクスを観察することを目指している。異なる状態の細胞の調製方法として、同調培養による細胞周期の同期、温度制御、ケージド化合物を用いたフラッシュ・フォトリシスなど異なる手法の検討を進めた。
同調培養に関しては、ＰＣＸＳＳ測定に適するMicrobacterium菌の細胞周期を検討し、同調培養の条件を定めた。さらに、調製したMicrobacterium菌に対してＸＦＥＬ施設ＳＡＣＬＡを用いたＰＣＸＳＳ測定を行い、細胞の画像をナノレベルで得ることに成功した。温度制御に関しては、装置の仕様を検討・策定し開発を行った。ケージド化合物を用いたフラッシュ・フォトリシスに関しては、ケージドプロトンによるpHの制御やMicrobacterium菌への適用などのスタディーに着手した。
また、細胞のダイナミクスをＸＦＥＬとは相補的に観察することを目的として、高速原子間力顕微鏡および蛍光顕微鏡のカメラシステムを導入した。さらに、ＰＣＸＳＳ測定技術や試料像再構成（位相回復）技術を高度化する技術開発などを進めた。
ＳＡＣＬＡを用いたＰＣＸＳＳ測定に関して、ドラッグデリバリーにおける薬剤のキャリアなどへの応用に向けて開発された金ナノ粒子集合体や自動車排ガス浄化用触媒材料の溶液中の構造をナノレベルでイメージングすることに成功し、論文発表を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
細胞の状態を同期させる方法として取り組んだ、同調培養、温度制御、フラッシュ・フォトリシスのいずれにおいても、当初の計画通りに技術開発が進行した。また、ＰＣＸＳＳ測定技術、試料像再構成（位相回復）技術、高速原子間力顕微鏡、蛍光顕微鏡などに関しても、新たな技術開発や装置の導入が予定通りに進行した。さらに、ＳＡＣＬＡを用いたＰＣＸＳＳ測定も順調に進み、論文発表や学会発表等を行うことができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究課題では、いくつかのアプローチにより細胞の状態を同期させ、異なる状態の細胞を、Ｘ線自由電子レーザー（ＸＦＥＬ）を用いたパルス状コヒーレントＸ線溶液散乱（ＰＣＸＳＳ）法でイメージングすることにより、生きた細胞のナノレベルダイナミクスの観察を目指す。
同調培養に関しては、今後、細胞分裂周期の特定の段階にある細胞を調製する手法を開発し、ＳＡＣＬＡにおいて細胞分裂周期の各段階でのイメージングを目指す。温度制御に関しては、平成２７年度に開発を行った装置を用いてＰＣＸＳＳ測定を進める。フラッシュ・フォトリシスでは、ＰＣＸＳＳ測定において細胞を封入するマイクロ液体封入アレイ（ＭＬＥＡ）チップ内で、ケージド化合物により細胞環境を制御する技術開発を行い、その後のＰＣＸＳＳ測定に繋げる。
さらに、ＭＬＥＡチップやＰＣＸＳＳ測定技術や試料像再構成（位相回復）技術を高度化する研究を進める。細胞試料に関しては、既知の好熱菌などの加工・調製を行うほか、測定により適した新規微生物の探索を行う。
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