多光子励起レーザー顕微鏡を用いた-分子蛍光in vivoイメージング

使用多光子激发激光显微镜进行分子荧光体内成像

• 批准号: 19659054
• 负责人: 根本 知己
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: National Institute for Physiological Sciences
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19659054/
• 关键词: 生理学; 2光子顕微鏡; 高性能レーザー; 生物物理学

一分子蛍光観察法は、単一の分子の動態を実時間で解析し得る画期的な解析法であり、現在、生物物理学におけるin vitroの一分子解析の分野を中心に盛ん用いられているものの、細胞質で機能している分子を観察する際には、自家蛍光が邪魔になって通常の光学顕微鏡法では不可能と考えられ、実際、生きた細胞及び組織内の一分子観察でその機能を探ることは、自家蛍光の無い細胞核内以外では報告がなかった。本研究課題では、生体組織への深部到達性に優れた多光子励起法(2光子顕微鏡)を用いることにより、細胞の表層のみならず正常な組織内部で、一分子蛍光イメージングを用いた細胞機能測定が可能であるかどうか、その可能性を検討することを目的とした。まず、高感度PMTとファイバー接続型のスペクトラムメータを用いて、微弱な蛍光光子を検出し、量子計測と蛍光スペクトラムの取得を実行可能なシステムの作成を行った。次に、2光子励起蛍光強度の超短光パルスレーザー強度の依存性について検討を行ったところ、通常の有機分子系の蛍光分子の場合では1分子当たりの蛍光光子の発生数は十分な励起高強度では原理的には背景光のノイズレベルを超え得た。しかし、1分子イメージングにおいて最もクリティカルであると予想された細胞質中では自家蛍光については2光子励起であっても非常に高いことが判明した。次に量子ドットを用いて一分子蛍光観察の可能性を検討したところで、十分なS/Nを得ることができることが判明した。海外の他研究グループによる類似の研究成果ではデコンボリューションにより単一蛍光分子の解像に成功したいという報告を合わせて検討すると、高輝度蛍光物質や他の方法論を補助的に利用することにより、多光子励起法により一分子蛍光イメージングを用いた細胞機能測定の可能性が示された。

A molecular optical method for detecting the dynamics of a single molecule in time is impossible to detect by ordinary optical microscopy. A molecular probe into the function of the cell and its tissues is reported outside the nucleus. This study aims to investigate the feasibility of using multiphoton excitation (2-photon microscopy) to measure cellular function in deep tissue and in normal tissue. The detection of weak photons and the acquisition of high sensitivity PMT and high sensitivity PMT can be carried out. Second, 2 photon excitation light intensity of ultra-short light intensity dependence, in general, organic molecular system of light molecules in the case of 1 molecule when the emission of light photons is very high intensity excitation, the principle of background light, in the case of ultra-short light intensity dependence. The first molecule is the most important molecule in the cytoplasm. The second photon is the most important molecule in the cytoplasm. The possibility of detecting a molecule in a quantum cell is discussed. The S/N ratio is determined. Other overseas studies have shown the possibility of using a single photon excitation method to measure cellular functions.

项目成果

分子イメージング最前線:「蛍光プロープが拓くライフサイエンスの未来」第4章「2光子顕微鏡によるin vivo可視化技術」

分子影像最前沿：《荧光探针开启生命科学的未来》第4章《利用双光子显微镜的活体可视化技术》

• 发表时间: 2007
• 作者: Hiroyasu Hatakeyama;Chiming Wei;根本 知己;根本 知己;根本 知己;根本 知己;根本 知己;根本 知己;和氣 弘明;和氣 弘明;Tomomi Nemoto;Tomomi Nemoto;Tomomi Nemoto;根本 知己;根本 知己;根本 知己;根本 知己
• 通讯作者: 根本 知己

2光子顕微鏡を用いた生体組織細胞機能の非侵襲的な可視化解析法

双光子显微镜生物组织细胞功能无创可视化分析方法

• 发表时间: 2008
• 作者: Ishikawa;H.;Ayukawa;T.;Nakayama;N.;Higashi;S.;Kamiyama;S.;Nishihara;S.;Aoki;K.;Ishida;N.;Sanai;Y.;Matsuno;K;根本知己;平澤恵理;根本 知己
• 通讯作者: 根本 知己

2光子顕微鏡を用いた神経・分泌細胞の機能解析

使用双光子显微镜对神经和分泌细胞进行功能分析

• 发表时间: 2007
• 作者: Arimura T;et al.;Saga Y;根本 知己
• 通讯作者: 根本 知己

多光子励起法による大脳皮質のin vivo imaging

使用多光子激发对大脑皮层进行体内成像

• 发表时间: 2007
• 作者: Sakamoto Y;Ishijima M;Kaneko H;Kurebayashi N;Ichikawa N;Futami I;Kurosawa H;Arikawa-Hirasawa E*;和氣弘明
• 通讯作者: 和氣弘明

2光子顕微鏡によるin vivo imaging

使用双光子显微镜进行体内成像

• 发表时间: 2007
• 作者: Takahashi Y;Takagi A;Hiraoka S;Koseki H;Kanno J;Rawls A;Saga Y;和氣弘明
• 通讯作者: 和氣弘明