東大,自発的に明滅する蛍光色素を開発

東京大学の研究グループは,新しい原理に基づく細胞内で自発的に明滅を繰り返す色素の開発に成功し,この色素と以前,同研究グループで開発した別色の色素を活用して,生きている細胞内で複数の微小構造を同時に超解像イメージングすることに成功した(ニュースリリース)。

超解像蛍光イメージング法の1つに,蛍光標識色素を1分子ずつ明滅させることで超解像画像を構築する手法がある。しかし,一般的な色素を明滅させるには添加剤や強い光照射が必要であり,細胞への悪影響が問題となる。

これを克服するべく,研究グループはこれまで,「色素分子内で起こる可逆反応を原理として,自発的に明滅する」蛍光色素を開発した。しかし,この原理に基づく分子設計のみでは,実現しうる性質が限られ,生細胞内で使える複数種の色素の開発には至らなかった。

そこで,研究グループは今回,新たな自発的明滅の原理として,「細胞内のグルタチオンという物質と可逆的に反応することで,色素の蛍光性の有無が切り替わる」という現象を利用した。

色素の化学構造を検討し,グルタチオンとの反応の特性を最適化することで,生細胞内で適切に明滅する2種の蛍光色素を開発し,実際に穏和な条件下で生細胞の超解像観察に成功した。さらに,先行研究で得た色素と併用して,2色での生細胞内の異なる2種類の微小な構造体を同時超解像観察することも可能にした。

さらに,生きたままの細胞を穏和な条件下で観察できるという利点を生かし,繰り返し撮影によって,ミトコンドリアと微小管の配置や位置関係が経時的に変化する様子を追跡するという応用も示した。

今回開発した蛍光色素および観察手法は,生きたままの細胞を詳細に観察する手段として,様々な生命現象の理解に役立てられていくとしている。

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