OIST,1蛍光分子イメージングの光退色を抑制

沖縄科学技術大学院大学(OIST)は,生細胞中の1蛍光分子イメージングにおいて,光退色を抑制する方法を編み出した(ニュースリリース)。

様々なタンパク質分子が細胞膜内をどのように動き,互いに結合するかを理解するため,研究グループは,生細胞中の1蛍光分子をイメージングする方法 (SFMI)を開発してきた。SFMIでは,細胞膜中の個々のタンパク質に蛍光分子で標識を付け,この標識の動きを,自家製の1分子観察蛍光顕微鏡で撮影して動きを追跡する。

しかしながら,SFMIは顕微鏡下で観察を続けると,蛍光分子が発光しなくなる「光退色」と呼ばれる問題があった。このため,1個の分子を追跡できる時間は,従来は10秒未満だった。そのため,例えば5分間の撮影をするのに,10秒間の動画をランダムに撮影し,それをつなぐような作業が必要だった。

従来,光退色防止のために使用されていた方法はあまり効果的でない上,酸素を完全に除いてしまうなど,生きた細胞にとっては有害なものだった。しかし,今回開発したのは,細胞を,生体内と同程度の低い酸素濃度の中に置き,「トロロックス」と「トロロックスキノン」という2種類のマイルドな化学物質を添加するもの。この方法は,細胞に悪影響を与えることなく光退色を抑えることができる。

この方法により,生細胞内の個々の蛍光分子の連続観察時間を400秒まで伸ばすことができた。これは,蛍光分子の追跡可能時間を従来比で40倍にも引き延ばしたことになるという。

観察時間が長くなることで,分子が細胞ではたらく仕組みを,直接に調べることが可能になった。そこで研究グループは,「接着斑」という細胞膜の領域を研究した。接着斑は,いわば細胞の「足」で,細胞はこれらの足を使って移動する。例えば,ガン細胞が転移するときも,この接着斑という足を使う。

研究グループは,特にインテグリンという膜分子の挙動を調べた。インテグリンは接着斑にあって,細胞骨格と細胞外基質を結合する細胞膜分子。従来,インテグリンは,細胞の足の中でしっかりと固定されていると考えられていた。しかし,観察時間を長くできたことで,インテグリン分子が何度も細胞の足構造の中で動いたり止まったりし,さらには一つの足構造から出て他の足へと移動する現象もはっきり観察できた。

この新たな技術によって,細胞挙動の文脈を理解するに十分な長さで,各分子の運動を追跡できるようになった。接着斑構成分子の1分子毎の挙動を理解することは,ガン細胞の体内での移動を阻止する薬剤の開発の一助にもなるとしている。

その他関連ニュース

  • 産総研ら,酸化CNTによる高輝度近赤外蛍光プローブを開発 2018年04月20日
  • 名大ら,細胞ラベリング用低毒性量子ドットを開発 2018年03月19日
  • 阪大,非侵襲で単一細胞レベル観測が可能な顕微鏡技術を開発 2018年03月08日
  • 東大ら,膜たんぱく質の脂質輸送過程を1分子単位で検出 2018年03月07日
  • ニコン,細胞分野で戦略的な業務提携に着手 2018年03月06日
  • 理研,脳深部の非侵襲的観察を可能にする発光システムを開発 2018年02月23日
  • 筑波大ら,溶媒蒸気の識別が可能な蛍光材料を開発 2018年02月22日
  • 東大,血管の新生能と透過性を評価するデバイスを開発 2018年01月31日