単一細胞内温度変化イメージング : 新しい細胞機能研究法の開発と応用

单细胞温度变化成像：细胞功能研究新方法的开发与应用

• 批准号: 09J04193
• 负责人: 大山 廣太郎
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J04193/
• 关键词: 心筋細胞; 赤外レーザー; 熱パルス; ナノ温度計; 温度測定; 熱拡散率; HeLa細胞; 熱産生; ラット心筋細胞; 熱伝導率

細胞の活動に伴う発熱が細胞の温度上昇を起こすことは知られているが、単一細胞を対象にした温度測定の研究は少なく、細胞内温度変化が細胞の機能に及ぼす影響は明らかにされていない。本研究の最終目標は、単一細胞内温度測定法と局所熱刺激法を用いることで、細胞の熱産生が細胞内の局所的な温度に及ぼす影響、及びその生理的意義を明らかにすることである。本年度は、(1)熱刺激系の心筋細胞への応用、(2)新しい細胞内温度測定法の開発を行った。(1)成体ラットから採取した心室筋細胞に、1455nmの赤外レーザーによる熱パルスを与えた。その結果、心筋細胞は温度上昇時に収縮し、レーザー照射を止めると弛緩することが分かった。この熱パルスによる収縮機構は、Ca^<2+>シグナルを介さない点において、電気刺激による収縮機構とは異なることを明らかにした。収縮装置、熱産生装置として知られる筋肉の、温度感受性という新しい収縮特性を見出した。(2)温度感受性の蛍光色素Europium(III)thenoyltrifluoroacetonate trihydrate(Eu-TTA)を高分子ネットワークPoly(methyl methacrylate)(PMMA)で覆うことで、蛍光スペクトルがpH4～10やイオン強度(KC10～500mM)には応答せず、温度変化にだけ応答するナノ粒子を開発した。このナノ温度計はHeLa細胞内に自発的に取り込まれ、細胞内の酸性小胞(エンドソーム・リソソーム)に包まれ、微小管上を輸送された。輸送されているナノ温度計に対して熱パルスを与えた際の、小胞内の温度変化と輸送速度変化を同時に観察したところ、温度上昇に伴って輸送速度が上昇した。こうして、「歩くナノ温度計(Walking nanothermometer)」としての細胞内温度測定法を構築することができた。

Cell activity is accompanied by heat, temperature rise of cells, temperature measurement of cells, temperature changes in cells, and effects of temperature changes on cell function. The ultimate goal of this study is to clarify the application of intracellular temperature measurement and local thermal stimulation methods, the effects of cellular heat production on intracellular temperature and temperature, and the physiological significance of these methods. This year,(1) the application of thermal stimulation in cardiac muscle cells and (2) the development of a new intracellular temperature measurement method were carried out. (1)Adult heart disease, heart disease, heart failure, heart failure, As a result, the heart muscle cells shrink when the temperature rises. The heat and heat transfer mechanism is different from each other. The contraction device, the heat generation device, the temperature sensitivity, the new contraction characteristics are shown. (2)Temperature sensitive fluorescent pigment Europium(III) thenoyltrifluoroacetate hydrate (Eu-TTA) is a polymer derivative of Poly(methyl methacrylate)(PMMA), which can be used for the detection of fluorescent particles at pH4~10 and for the detection of fluorescent particles at pH 10~500 mM. The thermometer is used to detect the intracellular self-generation of HeLa cells, to detect the intracellular acidic vesicles, and to detect the intracellular transport of microtubules. The temperature in the cell changes and the conveying speed changes simultaneously. "Walking nanothermometer" and the construction of intracellular temperature measurement method

项目成果

分裂期のHela細胞への局所温度勾配の効果

局部温度梯度对有丝分裂 Hela 细胞的影响

• 发表时间: 2009
• 作者: 元吉真広;他
• 通讯作者: 他

拍動に伴う心筋細胞の熱産生イメージング

心跳过程中心肌细胞产热的成像

• 发表时间: 2010
• 作者: 瀬戸祐介;他
• 通讯作者: 他

ゲルゾリンC末端部位を使った細胞質アクチンのアフィニティ精製

使用凝溶胶蛋白 C 末端位点亲和纯化细胞质肌动蛋白

• 发表时间: 2009
• 作者: 大木高志;他
• 通讯作者: 他

Rapid temperature changes in a single cardiac myocyte

单个心肌细胞的快速温度变化

• 发表时间: 2009
• 作者: Kudo;K.-i.;Shiraishi;J.-i.;Nishimura;S.;Bungo;T.;Tabata;S.;瀬戸裕介;白石純一・柳田光一・福森理加・杉野利久・河上眞一・豊後貴嗣;大山廣太郎;白石純一;Yusuke Seto
• 通讯作者: Yusuke Seto

Spatiotemporal measurement of the temperature changes in acidic organelles with fluorescent nanothermometers

用荧光纳米温度计时空测量酸性细胞器的温度变化

• 发表时间: 2012
• 作者: Oyama;K.,…Suzuki;M.
• 通讯作者: M.