時空間相関イメージングによる細胞内遺伝子デリバリー機構の全容解明

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本研究では、レーザー共走査型共焦点顕微鏡のタイムラプス測定画像(生データ)を取得し、分子拡散由来のシグナル(蛍光強度揺らぎ)とオルガネラ等の構造体の シグナルを分離した状態において、画像相関法等を用いて、通常のイメージングにおける蛍光強度分布の情報に加えて、共局在度、構造体の移動方向、核酸分子 の分解度、 DNA認識タンパク質との相互作用、分子数、複合体形成のような高次情報を抽出し、さらにそれらの情報を統合することを目的としている。 また、細胞内に導入されたDNA分子の分解をターゲットとし分解に関与する因子の同定や機能解明を目指している。 昨年度は時空間相関イメージングの基礎となる画像相関法の基盤技術の検討を行った。具体的には、画像相互相関法(Image cross-correlation spectroscopy) の原理により、画像の共局在性を定量的に解析する方法について検討した。試料として、任意の距離を隔てて2色で蛍光標識されたDNAオリガミ分子を設計し、 標識間の相関を定量化して2色間の共局在性を判別する技術を構築した。画像相関を実施する際に必須となる、顕微鏡の正しい調整やキャリブレーションに使用する標準試料に関する情報をまとめた総説論文を発表した。また、本技術をDNAのみならず細胞内のRNAに展開していくための技術として、蛍光アプタマーを活用 した蛍光相関解析の検討を行った。蛍光RNAアプタマーであるBroccoliと蛍光基質(DFHBI-1T)の結合解離やそれによる蛍光強度の増大、蛍光相関測定への適用 における基本的性質の検証などを行い、論文成果を得た。今年度は、画像相関の技術開発を継続するとともに、その基礎技術が顕微鏡のハードウェア性能などを定量評価することに適していることを見出し、招待講演並びにCommentary論文を発表した。