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2013 年度 実績報告書

量子ドットによる細胞酸素イメージング:腫瘍内低酸素のリアルタイムモニタを目指して

研究課題

研究課題/領域番号 23500520
研究機関佐賀大学

研究代表者

高橋 英嗣  佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30206792)

キーワード酸素 / 量子ドット / バイオイメージング
研究概要

これまで細胞内に導入したL-cysteine capped CdTe QDの蛍光強度が周囲の酸素濃度に応じて可逆的に変化する事を明らかにした。この実験では酸素濃度変化に応じてQD蛍光が相対的に変化するのを証明したのにとどまり、さらには相対変化の基準を得るための必須の操作である酸素濃度の異なる気相と緩衝液との平衡に30分以上の時間を要したことから、実用的な細胞内酸素濃度計測手法としては不十分なものであった。そこで、1回の測定のみで細胞の酸素濃度推定が可能となるよう、互いに蛍光波長の大きく異なる酸素非依存性のQDと酸素依存性QDを細胞内に同時に導入し、両者の蛍光比から細胞内酸素濃度の推定を行う事を計画した。連携研究者により合成された酸素非依存性QDのglutathione capped CdSe/ZnSe QD(QD540, 蛍光波長 540 nm)と酸素依存性QDのL-cysteine capped CdTe QD(QD580, 蛍光波長 580 nm)の同時画像化をおこなうために、440 nmの単一励起光に対してQD540とQD580蛍光を分離できるよう光学系の最適化を行った。しかしながら、この時点でQD580蛍光とQD540蛍光にかなりのコンタミネーション(干渉)が存在する可能性が疑われ、結果的に酸素濃度依存性蛍光の変化幅が低下した。以上の観察結果は今回用いたQDの特性からは説明できるものではなかったため、さらに詳細に調べてみると、細胞の自家蛍光、特にFAD(flavin adenine dinucleotide)自家蛍光の影響が強く疑われた。以上より上記の2種類の蛍光には自家蛍光成分がオフセットとして重畳しており、蛍光比から酸素感受性蛍光色素の蛍光変化を計算するには、自家蛍光成分を除去する事が必須であることが明らかとなった。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Anaerobic respiration sustains mitochondrial membrane potential in prolyl hydroxylase pathway-activated cancer cell line in a hypoxic microenvironment.2014

    • 著者名/発表者名
      Takahashi E, Sato M
    • 雑誌名

      Am J Physiol Cell Physiol

      巻: 306 ページ: C334-C342

    • DOI

      10.1152/ajpcell.00255.2013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 生体の酸素輸送ダイナミクス【総説】2014

    • 著者名/発表者名
      高橋英嗣
    • 雑誌名

      日本伝熱学会誌「伝熱」

      巻: 53 (222) ページ: 4-9

  • [雑誌論文] Oxygen sensitive quantum dots for possible nano-scale oxygen imaging in cultured cells2013

    • 著者名/発表者名
      Higashi K, Jin T, Takahashi E
    • 雑誌名

      Adv Exp Med Biol

      巻: 789 ページ: 179-383

    • DOI

      10.1007/978-1-4614-7411-1_50

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Remembering Professor Mamoru Tamura2013

    • 著者名/発表者名
      Takahashi E
    • 雑誌名

      Adv Exp Med Biol

      巻: 789 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1007/978-1-4614-7411-1_1

  • [学会発表] Life with less oxygen:酸素とがんと回虫のはなし2014

    • 著者名/発表者名
      高橋英嗣
    • 学会等名
      第27回呼吸ディスカッションの会
    • 発表場所
      鹿児島市
    • 年月日
      20140316-20140316
    • 招待講演
  • [学会発表] 酸素とがんと回虫のはなし; 酸素を使わずにどのように生きのびる?2014

    • 著者名/発表者名
      高橋英嗣
    • 学会等名
      立命館大学スポーツ健康科学部セミナー
    • 発表場所
      草津市
    • 年月日
      20140311-20140311
    • 招待講演
  • [学会発表] Life with Less Oxygen: How cancer cell mitochondria sustain membrane potential in hypoxic microenvironment2013

    • 著者名/発表者名
      Takahashi E
    • 学会等名
      ISOTT2013
    • 発表場所
      Hanover, USA
    • 年月日
      20130625-20130625
  • [学会発表] Life with Less Oxygen: How Cancer Cells Survive in Hypoxic Microenvironment2013

    • 著者名/発表者名
      Takahashi E
    • 学会等名
      Research seminar at University of Toronto
    • 発表場所
      Toronto, Canada
    • 年月日
      20130621-20130621
    • 招待講演
  • [学会発表] Imaging the gradients of oxygen in cells and tissues using GFP2013

    • 著者名/発表者名
      Takahashi E
    • 学会等名
      International symposium on metabolic imaging and spectroscopy - Honoring the 100th birthday of Britton Chance
    • 発表場所
      Philadelphia, USA
    • 年月日
      20130618-20130618
    • 招待講演
  • [図書] 呼吸のトリビア22013

    • 著者名/発表者名
      高橋英嗣(分担執筆)
    • 総ページ数
      145
    • 出版者
      中外医学社
  • [備考] ATF: Biomed Eng RESEARCH

    • URL

      http://www.ee.saga-u.ac.jp/sensor/ATF_Biomed_J/Research.html

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公開日: 2015-05-28  

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