2020 年度研究成果報告書

細胞膜骨格の高速超解像弾性マッピング法の開発と細胞運動解析への応用

研究課題

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研究課題/領域番号	18K19001
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
審査区分	中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
研究機関	京都大学
研究代表者	藤原敬宏京都大学, 高等研究院, 特定准教授 (80423060)
研究期間 (年度)	2018-06-29 – 2021-03-31
キーワード	超解像蛍光顕微鏡法 / アクチン膜骨格 / １蛍光分子追跡 / バネ弾性
研究成果の概要	100 nm 程度の網目構造をもつアクチン細胞膜骨格の機械的特性 (バネ弾性) を、高速１蛍光分子追跡で検出した構造揺らぎをもとに定量する方法を確立し、超解像マッピングして形状的特性との相関を得た。超解像画像の取得を高速化し、網目構造の形態変化の影響が小さいように5秒程度に短縮した。見積もられたアクチン膜骨格のバネ定数は主に 1-10 pN/μm の範囲に分布していることが分かった。この観察を１分おきに10回程度にわたって繰り返すことにより、細胞運動にともなうアクチン膜骨格の微細構造とその張力発生の動的時間変化を刻々と追うことが可能になった。
自由記述の分野	生物物理学
研究成果の学術的意義や社会的意義	(1) 我々の高速１蛍光分子追跡／１分子局在超解像観察の独自技術を応用し、100 nm 程度の微細なアクチン膜骨格の網目構造を5秒程度の短時間観察で超解像可視化するだけでなく、その機械的特性 (バネ弾性) を超解像マッピングして形状的特性との相関を得ることができた。 (2) 幹細胞の分化やガン細胞の浸潤・増殖などの重要な細胞機能に不可欠な、細胞運動にともなう張力発生機構を超解像空間分解能で解明するための技術基盤を確立した。