大阪大学,京都府立医科大学,理化学研究所,科学技術振興機構（ＪＳＴ）

令和６年１２月１２日

大阪大学
京都府立医科大学
理化学研究所
科学技術振興機構（ＪＳＴ）

生体試料を凍らせて分子を高感度観察できる
クライオ－ラマン顕微鏡を開発

ポイント

大阪大学 大学院工学研究科 大学院生の水島 健太さん（博士後期課程）、藤田 克昌 教授、山中 真仁 特任准教授（常勤）、同 先導的学際研究機構 熊本 康昭 准教授らの研究グループは、同 免疫学フロンティア研究センターのＮｉｃｈｏｌａｓ Ｓｍｉｔｈ 准教授、京都府立医科大学の田中 秀央 特任教授、理化学研究所 環境資源科学研究センターの袖岡 幹子 グループディレクターらと共に、生体試料を凍らせて分子を高感度観察できるラマン顕微鏡を開発することに成功しました。

従来の生体試料のラマン観察における信号対雑音比は、ラマン散乱光の微弱さから、レーザー光の照射による試料のダメージや、観察中の試料の動きにより制限されてきました。また、生体試料の動きを固定するために一般的に用いられる方法の多くは、試料の化学的な状態を変化させてしまうという課題もありました。

今回、本研究グループは、生体試料を急速に凍結し、試料を低温状態のままラマン観察することによりラマン観察の信号対雑音比を向上する、クライオ－ラマン顕微鏡を開発しました。この顕微鏡を用いると、試料中の分子の分布や化学状態を変性させることなく固定でき、また試料を低温下に置いて物理的に安定化させることで、レーザー光による試料のダメージを抑制し、高信号対雑音比、高分解能、広視野でのラマン観察を可能にします。

本研究では、開発した技術を用いて、凍結固定された細胞を長時間観察することに成功し、観察信号の増大、信号対雑音比の向上、実効的な空間分解能とスペクトル分解能の向上を確認しました。また、従来のラマン観察法では観察時間が１時間程度に限られていましたが、約１０時間以上の長時間観察も行える安定な顕微鏡システムが構築できたことで、高い信号対雑音比と広い視野での細胞観察が可能となりました。

本研究成果は、米国科学誌「Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｄｖａｎｃｅｓ」に、１２月１２日（木）（日本時間）に公開されます。

本研究は、科学技術振興機構（ＪＳＴ） 戦略的創造研究推進事業 ＣＲＥＳＴ（多細胞間での時空間的相互作用の理解を目指した定量的解析基盤の創出） 研究課題名「多細胞の包括的分子イメージング技術基盤の構築」研究（ＪＰＭＪＣＲ１９２５）、同 共創の場形成支援プログラム（ＣＯＩ－ＮＥＸＴ） 「フォトニクス生命工学研究開発拠点」研究（ＪＰＭＪＰＦ２００９）、同 次世代研究者挑戦的研究プログラム（ＳＰＲＩＮＧ） 「学際融合を推進し社会実装を担う次世代挑戦的研究者育成プロジェクト」（ＪＰＭＪＳＰ２１３８）の一環として行われました。

＜プレスリリース資料＞

＜論文タイトル＞

“Raman microscopy of cryofixed biological specimens for high-resolution and high-sensitivity chemical imaging”
ＤＯＩ：10.1126/sciadv.adn0110

＜お問い合わせ先＞

（英文）“Enhanced Raman microscopy of cryofixed specimens: clearer and sharper chemical imaging”

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