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可視化

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1: 白夜φ ★ 2014/01/12(日) 23:53:40.19 ID:???

X線レーザーで生きた細胞をナノレベルで観察することに成功
 -生きた細胞を,ナノメートルの分解能で定量的に観察できる優れた手法を世界で初めて確立-(プレスリリース)
公開日 2014年01月07日

国立大学法人 北海道大学 独立行政法人理化学研究所 公益財団法人高輝度光科学研究センター
学校法人東京薬科大学 共和化工株式会社環境微生物学研究所

研究成果のポイント
・X線自由電子レーザーを用いて、生きた細胞内部のナノ構造を高コントラストで可視化。
・フェムト秒の発光時間のX線で、細胞が放射線損傷を受ける前の一瞬の姿を捉えることに成功。
・生きた細胞内の現象の解明や、自然な状態にある生体分子のナノ構造の解明に期待。

北海道大学、理化学研究所(理研)、高輝度光科学研究センター(JASRI)、東京薬科大学、共和化工株式会社環境微生物学研究所は、X線自由電子レーザー(XFEL)施設SACLA※1を用いて、生きた細胞のナノレベルでの観察に成功しました。
これは、北海道大学電子科学研究所の西野吉則教授、木村隆志助教、理研・放射光科学総合研究センターの別所義隆チームリーダー(現 客員研究員)、JASRIの城地保昌チームリーダーらの研究成果です。
 
電子顕微鏡やX線顕微鏡を用いて生きた細胞をナノ(10億分の1)メートルの分解能で観察することは、これまで不可能でした。
これは、観察に用いる電子線やX線の照射によって、細胞が死んでしまうためです。
研究グループは、10フェムト秒※2以下という極めて短いXFELの発光時間を利用して、細胞が放射線による損傷を受ける前の一瞬の姿を捉えることに成功しました。
観察には、コヒーレントX線回折※3という先端的手法が用いられ、細胞内部のナノ構造が高いコントラストで可視化されました。
 
本研究により、XFELが、自然な状態にある生物試料を観察できる優れた能力を持つことが示されました。
今後、細胞生物学へのさらなる応用が期待できます。
また、さらに分解能を向上させることにより、自然な状態にある生体分子のナノ構造の解明など、医学上重要な応用への道も開かれます。
 
本研究は、文部科学省X線自由電子レーザー重点戦略研究課題、科学技術振興機構戦略的創造研究推進事業(CREST)、日本学術振興会科学研究費補助金等の支援を受けて実施されました。
 
本研究成果は、英国のオンライン科学雑誌「Nature Communications」(2014年1月7日付)に掲載されます。

(論文)
研究論文名:"Imaging Live Cell in Micro-Liquid Enclosure by X-ray Laser Diffraction"
(X線レーザー回折による微量液体封入チップ中の生きた細胞の可視化)
著者:氏名(所属)木村隆志1、城地保昌2、澁谷明美3、Changyong Song3、 Sangsoo Kim3、登野健介2、矢橋牧名3、玉腰雅忠4、森屋利幸5、大島泰郎5、石川哲也3、別所義隆3、西野吉則1
(1北海道大学、2公益財団法人高輝度光科学研究センター、3独立行政法人理化学研究所、4東京薬科大学、5共和化工株式会社環境微生物学研究所)
公表雑誌:Nature Communications
公表日:日本時間(現地時間)2014年1月7日(火)午後7時(英国時間1月7日(火)午前10時)


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--------------- 引用ここまで 全文は記事引用元でご覧ください ----------

▽記事引用元 SPring8 大型放射光施設 公開日 2014年01月07日
http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2014/140107/



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1: ケンシロウとユリア百式φ ★ 2013/09/19(木) 11:29:57.43 ID:???

アルツハイマー病など認知症の原因物質の一つとみられるたんぱく質「タウ」が、患者の脳内に蓄積した様子を可視化することに成功したと、放射線医学総合研究所(千葉市)のチームが発表した。

発症の早期発見や症状進行度の評価への応用が期待できるという。
米科学誌ニューロン電子版に19日、掲載される。

樋口真人(まこと)チームリーダー(神経科学)らのチームは、タウと結び付いて弱い放射線を出す、特殊な化学物質を開発。
これを注射して、放射線を体外から測定すると、タウの蓄積した場所が浮かび上がった。

この技術で検査したところ、アルツハイマー病の患者は、記憶をつかさどる「海馬」という領域にタウが蓄積していた。症状が進行した患者ほど、脳内の広い領域でタウが増加していた。
アルツハイマー病とは別の認知症の患者も、タウが脳内に蓄積していた。

ソース:読売新聞(2013年9月19日10時04分)
http://www.yomiuri.co.jp/science/news/20130919-OYT1T00268.htm
画像:ダウが蓄積している海馬
3f236f22.jpg

http://www.yomiuri.co.jp/photo/20130919-840850-1-L.jpg



【医学】アルツハイマーや認知症などの原因物質「タウ」が、患者の脳内に蓄積した様子を可視化することに成功/放射線医学総合研究所の続きを読む

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~管理人の周りの声~

1.こんな細かいものを画像に映せるなんてな、どんな技術だよ!これが見えることによってなにができんのかな?想像が広がるな。これで科学もまた一歩進歩したな。

2.ほとんどそのまま映せてんだな。すごいねこれ。どうやってんだろうな?ほんとにすげーってしかいいようがないけど、よくやったw

3.ようはこれ目に見えないもんを画像に映してんだよな。どんだけアップしてんの?w携帯とかテレビとかもこんな感じにみえるようになったらなんかこえーなwそういうのには使わないでほしいな。見たくないもんまで見えちまうからなw

4.これできるようにした研究チームはなにに困ってたんだろうか?やっぱり効率の問題なのかな?おれにはよく理解できないけど研究者たちにとってはすごいことなんだろうな。

5.ようはみえることで研究の幅や速度があがったんだろうな。がんばれ研究者たち。もっともっと技術が進歩したらすげー世の中になるんだろうな。便利な世の中になってくれればこの上ない。

~周りの声おわり~
1: ケンシロウとユリア百式φ ★ 2013/06/04(火) 09:17:29.67 ID:???

カリフォルニア大学バークレー校の研究チームが、化学反応の前後における分子構造の変化を直接画像化することに成功した。化学構造図そっくりに画像化できる。従来、核磁気共鳴法(NMR)などによる
分析を利用した間接的な推測からしか、こうした情報を得ることはできなかった。
2013年5月30日付けの Science に論文が掲載されている。

研究チームは、電子デバイス用途でのグラフェン・ナノ構造をボトムアップ形成するために同手法を開発した。
グラフェンの表面に他の分子を精密に配置して狙ったとおりの構造を作り上げるには、化学反応によって
実際に生成される反応物の状態を詳細に可視化する必要があったという。

図1 反応前後の分子の構造変化を nc-AFM によって可視化 (Credit: UC Berkeley)
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http://111.89.136.85/app-def/S-102/wp/wp-content/uploads/2013/06/triptych350.jpg

図1は、今回の研究で用いた化学反応の前後での反応物の画像である。
上段は走査トンネル顕微鏡(STM)によるもので明瞭さに欠けるが、中段の非接触型原子間力顕微鏡(nc-AFM)の画像では、分子の結合状態が鮮明に表れている。
下段の化学構造図と見比べると、ほとんど構造図そのままの形状で画像化されていることが分かる。

nc-AFMによる原子レベル解像度の撮像技術は、2009年にIBMチューリッヒ研究所がはじめて用いたもの。
探針先端に一酸化炭素を結合させることで nc-AFM の分解能を大幅に高め、分子の化学結合状態まで可視化できるようになっている。

図2 nc-AFM による撮像の仕組み。一酸化炭素を結合させた探針先端を用いている (Credit: UC Berkeley)
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http://111.89.136.85/app-def/S-102/wp/wp-content/uploads/2013/06/afm400.jpg

今回の研究では、反応表面および分子を液体ヘリウム温度(約4K)に冷却して分子の動きを止めてから、STMを用いてすべての分子を表面上に並べて焦点を絞り込み、nc-AFMによる探針の精度をさらに高めた。

冷却状態での撮像後、分子の反応温度までサンプルをいったん加熱し、次にもう一度 4K まで冷却することで反応生成物の撮像を行った。これによって反応前後での化学構造の変化を直接可視化することに成功した。

研究チームは、同手法を用いて、高度に秩序化された構造を表面上に形成できるようになるため、炭素材料を用いた電子デバイスやデータストレージ、ロジックゲートなどの応用につながるとしている。
また、今回の研究の直接の目的はグラフェンのナノ構造形成だが、同手法はグラフェンに限らず、ヘテロジニアスな触媒の研究などにも幅広く利用できるとみられる。

ソース:SJNニュース(2013年6月3日)
http://sustainablejapan.net/?p=4217
関連リンク:scienceに掲載された論文要旨
「Direct Imaging of Covalent Bond Structure in Single-Molecule Chemical Reactions」(英文)
http://www.sciencemag.org/content/early/2013/05/29/science.1238187
関連リンク:カリフォルニア大学バークレー校のプレスリリース(英文)
http://newscenter.berkeley.edu/2013/05/30/scientists-capture-first-images-of-molecules-before-and-after-reaction/



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