研究成果

無制限多重染色と高精細な画質を実現する超解像顕微鏡法IRISを開発 -多種のタンパク質が織りなすミクロの世界を可視化-


2015年07月07日


     木内泰 医学研究科准教授、渡邊直樹 生命科学研究科教授らの研究グループは、同時に染色できるタンパク質の種類に上限がなく、さらに高精細な画像が得られる超解像顕微鏡法IRISを開発しました。2014年ノーベル賞の受賞対象となった超解像顕微鏡法では染色できるタンパク質の種類を増やすことが難しく、画質にも限界がありましたが、IRISはそれらの限界を突破した発明です。これによって多種のタンパク質が織りなすミクロな世界を忠実に可視化することが期待できます。

     本研究成果は、米国東部標準時7月6日、米国科学誌「Nature Methods」誌(電子版)に掲載されました。

    研究者からのコメント

    左から渡邊教授、木内准教授

     細胞骨格にのみならず多数の生体分子に対するプローブの開発を現在進めています。今後、細胞研究への応用のみならず、癌や神経変性疾患など病気に関係する異常なタンパク質の分布や蓄積をいちはやく捉えるなど革新的な病理診断・病態解明への応用を目指しています。

    概要

     超解像顕微鏡は、従来、光学顕微鏡の限界とされていた分解能(~200nm)よりも一桁小さい分解能でタンパク質の分布を観察することを可能にしました。しかし、分解能がタンパク質のサイズに近づいたため、抗体などによる標識の不均一さが目立つようになり、画像がタンパク質の分布を必ずしも正確に反映しないことが問題とされてきました。さらに多種類のタンパク質を染め分け、同一の細胞で観察することは困難でした。

     本研究グループは、既存の手法を超えた高精細な画像が得られ、観察できる標的タンパク質の種類に上限がない超解像顕微鏡法IRIS(Image Reconstruction by Integrating exchangeable Single-molecule localization)を開発しました。これは、迅速に結合解離を繰り返すプローブを用いて標的タンパク質を可視化するという簡単なアイディアにより、従来法の限界を突破できることを見出したもので、IRISでは、標的に結合するタンパク質の部分断片を蛍光標識してプローブとして用い、多数のプローブの結合を捕捉することで標的の標識率を上限なく高めることができ、高密度標識による精細な画像を得ることができます。さらにプローブを洗い流して順次別のプローブと交換することで、原理的に上限のない種類のタンパク質を観察することができます。


    IRISによる多重染色超解像

    詳しい研究内容について

    書誌情報

    [DOI] http://dx.doi.org/10.1038/nmeth.3466

    [KURENAIアクセスURL] http://hdl.handle.net/2433/198729

    Tai Kiuchi, Makio Higuchi, Akihiro Takamura, Masahiro Maruoka & Naoki Watanabe
    "Multitarget super-resolution microscopy with high-density labeling by exchangeable probes"
    Nature Methods Published online 06 July 2015

     

    • 朝日新聞(8月13日 23面)、京都新聞(7月27日夕刊 1面)および日刊工業新聞(7月7日 21面)に掲載されました。

    無制限多重染色と高精細な画質を実現する超解像顕微鏡法IRISを開発 -多種のタンパク質が織りなすミクロの世界を可視化-
    現在の画像 JPEG image — 32 KB