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2016 年度 実績報告書

生細胞・生組織観察可能な誘導ラマン分光顕微鏡の構築と小さな生体分子の挙動解析

研究課題

研究課題/領域番号 25702026
研究機関東京大学

研究代表者

小関 泰之  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60437374)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワード誘導ラマン散乱 / 生体顕微鏡 / 生体観察
研究実績の概要

本研究では、誘導ラマン散乱(SRS)分光顕微鏡という、2色のピコ秒パルスを用いて生体分子の分子振動を高感度に検出する独自の無染色生体観察技術を活用することで、様々な細胞や組織を生きたまま観察し、従来の染色法や標識法では解析の難しい、小さな分子の挙動と細胞や組織の関係を詳細に調べ、新しい情報を得ることを目的として研究を進めた。平成28年度は、これまで性能向上を図ってきたSRS分光顕微鏡システムを用いて、外部の研究室と連携しつつ、様々な細胞や植物・動物の観察実験を継続的に行い、脂肪滴やタンパク顆粒等の代謝物を無標識で可視化することに成功した。並行して、個体の計測において必須となる反射型検出のための光学系の改善を試み、信号対雑音比を1.5倍向上させることに成功した。また、昨年度までに得られた皮膚組織や微細藻類細胞内部の代謝物の可視化の成果について論文投稿を進めた。あわせて、SRS分光顕微鏡のさらなる実用性向上を目指し、これまで用いてきたチタンサファイアレーザや非線形偏波回転型ファイバレーザに代わる安定なレーザー光源の開発を進めた。いくつかのレーザ構成について検討を進め、偏波保持型Ybファイバーレーザー光源により広帯域なスペクトルを生成し、そのスペクトルを音響光学可変フィルタで切り出すという新規構成のパルス光源の開発に成功した。以上の結果から、本研究課題では、SRS分光顕微鏡の性能向上と新規応用の開拓を並行して進めるとともに、より実用性の高いレーザー光源の開発に成功し、高速・無標識生体イメージング法としてのSRS顕微法の可能性を大きく広げることができたと考える。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 6件、 招待講演 13件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Generation of synchronized picosecond pulses by a 1.06-um gain-switched laser diode for stimulated Raman scattering microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      K. Tokunaga, Y. -C. Fang, H. Yokoyama, and Y. Ozeki
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 24 ページ: 9617-9628

    • DOI

      10.1364/OE.24.009617

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Probing the metabolic heterogeneity of Euglena gracilis with stimulated Raman scattering microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Wakisaka, Y. Suzuki, O. Iwata, A. Nakashima, T. Ito, M. Hirose, R. Domon, M. Sugawara, N. Tsumura, H. Watarai, T. Shimobaba, K. Suzuki, K. Goda and Y. Ozeki
    • 雑誌名

      Nature Microbiology

      巻: 1 ページ: 16124

    • DOI

      10.1038/nmicrobiol.2016.124

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] In situ visualization of intracellular morphology of epidermal cells using stimulated Raman scattering microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      M. Egawa, K. Tokunaga, J. Hosoi, S. Iwanaga, and Y. Ozeki
    • 雑誌名

      Journal of Biomedical Optics

      巻: 21 ページ: 086017

    • DOI

      10.1117/1.JBO.21.8.086017

    • 査読あり
  • [学会発表] Fast Wavelength-Switchable Figure-Nine Er Fiber Laser Using a Galvanometer-Driven Intracavity Filter2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Ozeki and T. Fujita
    • 学会等名
      CLEO:2017
    • 発表場所
      サンノゼ(米国)
    • 年月日
      2017-05-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Stimulated Raman Scattering Microscopy for Label-free Chemical Imaging of Cells and Tissues2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Ozeki
    • 学会等名
      AnalytiX-2017, Session 3-2-6
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2017-03-23
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ガルバノスキャナを用いた高速波長切り替えfigure-9レーザ2017

    • 著者名/発表者名
      藤田 敏郎、小関 泰之
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会、17a-P2-4
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2017-03-17
  • [学会発表] High-speed stimulated Raman scattering microscopy for studying the metabolic diversity of motile Euglena gracilis2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Suzuki, Y. Wakisaka, O. Iwata, A. Nakashima, T. Ito, M. Hirose, R. Domon, M. Sugawara, N. Tsumura, H. Watarai, T. Shimobaba, K. Suzuki, K. Goda and Y. Ozeki
    • 学会等名
      SPIE Photonics West, BiOS, High-Speed Biomedical Imaging and Spectroscopy: Toward Big Data Instrumentation and Management II
    • 発表場所
      サンフランシスコ(米国)
    • 年月日
      2017-01-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Metabolite imaging of microalgae with stimulated Raman scattering microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Ozeki, Y. Wakisaka, Y. Suzuki, and K. Goda
    • 学会等名
      72nd Annual Southwest Regional Meeting of Americas Chemical Society, Symposium on Applications of Photonics in Energy & Life Sciences, paper 460
    • 発表場所
      ガルベストン(米国)
    • 年月日
      2016-11-13
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 誘導ラマン散乱による生きたユーグレナの1細胞代謝物解析2016

    • 著者名/発表者名
      小関泰之、鈴木祐太、脇坂佳史、合田圭介
    • 学会等名
      第32回ユーグレナ研究会
    • 発表場所
      東京大学農学部キャンパス
    • 年月日
      2016-11-10
    • 招待講演
  • [学会発表] Label-free imaging and statistical analysis of the metabolic heterogeneity of live Euglena gracilis with stimulated Raman scattering microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Suzuki, Y. Wakisaka, O. Iwata, A. Nakashima, K. Suzuki, T. Ito, M. Hirose, R. Domon, M. Sugawara, N. Tsumura, H. Watarai, T. Shimobaba, K. Goda, Y. Ozeki
    • 学会等名
      OPJ2016, 2aA6
    • 発表場所
      筑波大学東京キャンパス
    • 年月日
      2016-11-02
  • [学会発表] パルスレーザーを駆使して細胞を染めずに見る2016

    • 著者名/発表者名
      小関泰之
    • 学会等名
      第12回UUOサロン
    • 発表場所
      板橋区立グリーンホール
    • 年月日
      2016-10-21
    • 招待講演
  • [学会発表] 誘導ラマン散乱を用いた無染色生体顕微法とその応用2016

    • 著者名/発表者名
      小関泰之
    • 学会等名
      光産業技術振興協会 フォトニックデバイス・応用技術研究会 第3回研究会
    • 発表場所
      機械振興会館
    • 年月日
      2016-10-12
    • 招待講演
  • [学会発表] 高速誘導ラマン顕微鏡とその微細藻類の代謝物解析への応用2016

    • 著者名/発表者名
      小関泰之、脇坂佳史、鈴木祐太、合田圭介
    • 学会等名
      第141回微小光学研究会 -メディカル・バイオフォトニクスに革新をもたらす微小光学-
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2016-09-29
    • 招待講演
  • [学会発表] High-speed multicolor chemical imaging with stimulated Raman scattering2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Ozeki
    • 学会等名
      SciX2016, paper 47
    • 発表場所
      ミネアポリス(米国)
    • 年月日
      2016-09-19
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光パルスを駆使して無染色生体顕微鏡を超高速化する2016

    • 著者名/発表者名
      小関泰之
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会シンポジウム「フォトニクスの将来を担う研究者」14p-A41-7
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2016-09-14
    • 招待講演
  • [学会発表] High-speed stimulated Raman scattering microscopy for single-cell analysis of metabolites in live Euglena gracilis2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Suzuki, Y. Wakisaka, O. Iwata, A. Nakashima, K. Suzuki, T. Ito, M. Hirose, R. Domon, M. Sugawara, N. Tsumura, H. Watarai, T. Shimobaba, K. Goda, and Y. Ozeki
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会, 14p-C42-17
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2016-09-14
  • [学会発表] 誘導ラマン顕微鏡による高速・無標識生体イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      小関泰之
    • 学会等名
      薄膜・表面物理セミナー
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2016-07-29
    • 招待講演
  • [学会発表] 誘導ラマン顕微鏡による無標識イメージングの現状と展開2016

    • 著者名/発表者名
      小関泰之
    • 学会等名
      レーザ顕微鏡研究会
    • 発表場所
      理化学研究所
    • 年月日
      2016-07-07
    • 招待講演
  • [学会発表] 誘導ラマン散乱による生体の高速・無標識イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      小関泰之
    • 学会等名
      第32回日本DDS学会学術集会、シンポジウムS5-3
    • 発表場所
      グランパス静岡
    • 年月日
      2016-07-01
    • 招待講演
  • [学会発表] 誘導ラマン散乱顕微鏡による高速無標識イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      小関泰之
    • 学会等名
      第41回光学シンポジウム、講演番号17
    • 発表場所
      東京大学駒場第2キャンパス
    • 年月日
      2016-06-24
    • 招待講演
  • [学会発表] A wavelength-tunable, polarization-maintaining picosecond figure-nine fiber laser2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Ozeki and T. Fukazu
    • 学会等名
      CLEO:2016, JTu5A.119
    • 発表場所
      サンノゼ(米国)
    • 年月日
      2016-06-07
    • 国際学会
  • [学会発表] 誘導ラマン散乱による高速分子振動イメージングとその応用2016

    • 著者名/発表者名
      小関泰之
    • 学会等名
      第55回生体医工学会大会、3OS2-1-2
    • 発表場所
      富山国際会議場
    • 年月日
      2016-04-28
    • 招待講演
  • [備考] Ozeki group

    • URL

      https://sites.google.com/site/ozekibp/

  • [備考] 微生物の個性を測る高速分子イメージング法を開発

    • URL

      http://www.t.u-tokyo.ac.jp/foe/press/setnws_20160802105732051679502063.html

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公開日: 2018-01-16  

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