| 研究実績の概要 |
たった一つの生命現象を発現させるためにも、無数の分子が働いている。しかも、これらの分子は単独ではなく、ネットワークをつくり機能している。このような複雑系の実体を理解する第一歩は、その現場である細胞内部や生体組織を分子レベルで画像化し、分子同士の相互作用の様子を分子ごとに知ることである。しかし、世界的に見ても、誰もこのような画像化に成功していない。我々は凍結試料のための蛍光顕微鏡（クライオ蛍光顕微鏡）に注目し、１５年間、研究を続けてきた。実に２０台のクライオ蛍光顕微鏡を独自開発した結果、世界で最も高いナノメートルの精度で個々の色素の三次元位置を１分子観察することに成功した。ところが、この方法を厚みのある試料（厚さ＞10 μm）に用いると、位置決定精度が著しく低下することが分かってきた。これは、試料と空気との界面屈折に由来する収差が原因であることが分かってきた。そこで、当該研究では、界面屈折の影響をゼロにする「可変浸レンズ (Variable Immersion Lens, VIL)」を開発する。これにより、世界初の細胞・組織内の分子レベルイメージングに挑戦する。2019年度にはVILの開発に成功し、特許の出願も済ませている。
VILは我々が開発した反射対物レンズ「虎藤鏡」と組み合わせて使うことで、界面屈折の影響をゼロにできるという特長を持つ。VILは虎藤鏡の焦点を曲率中心としたメニスカスレンズであり、このような形状にすることで虎藤鏡からのすべての入射光線が垂直入射になる。これにより、界面屈折が起こらず、厚みのある試料でも鮮明な画像が取得できる。すでに、直径6ミクロンの蛍光ビーズをテスト試料として実験を行ったところ、既存の共焦点蛍光顕微鏡で問題となっていた画像の歪みを解消できることを実験的にしめすことに成功している。
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