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整理番号 6251   (公開日 2012年07月09日) (カテゴリ 医学・薬学農林水産・食品素材大気・海洋
細胞内における化合物・元素の局在・分布分析技術
〜超高解像度の微量元素・同位体顕微鏡システムの応用〜
●内容 海洋生物の遺骸である骨や歯の化石中には、それらの生物が生きていた時代の海洋環境の情報が保存されている。また、生存している珊瑚や貝殻、骨や歯などには生息してきた環境の情報が、細胞には現在の環境が元素や分子の分布として反映している。
この研究室では、化石やサンゴ等に存在する亜鉛や鉛などの微量元素や水素、炭素、窒素、酸素の軽元素の同位体比を二次元(1μm以下の空間分解能)で分布をマッピングすることによって、古気候、海洋古環境から現代までの環境変化の解析に取り組んでいる。
この分析には、日本で4台しかない微量元素・同位体顕微鏡システム(NanoSIMS[Secondary Ion Mass Spectrometry])を用いている。この装置は、固体の表面にビーム状の一次イオンを照射し、そのイオンと固体表面の分子・原子レベルでの衝突によって発生する二次イオンを質量分析計で検出する表面計測法で、微量元素分布や軽元素の同位体比の分布を50nmから1μmの範囲で測定することができる。
これを用いることにより、珊瑚や貝殻、骨などの臓器や器官をはじめ、動植物の生体細胞中での分子や薬物等の化合物の分布・局在までも測定することができる。即ち、生体膜やオルガネラレベルで元素や分子の局在が分析できるので、薬剤の生体への影響やドラッグ・デリバリー・システムの研究の他、化粧品、健康食品など有効・有害成分の細胞内動態を始め、化合物の受容体への結合やCaイオン、リン酸化などシグナル伝達への影響なども解析可能である。他にも半導体などの材料物質中の不純物を高感度で分析することも可能である。
このような分析技術の開発に興味と意欲のある企業・団体との共同研究が可能である。
●研究者
教授 佐野 有司
大気海洋研究所 海洋地球システム研究系
助教 高畑 直人
大気海洋研究所 海洋地球システム研究系
●画像


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毛髪断面の硫黄原子のマッピング。新規に合成された蛋白質の時期によってシステイン中の硫黄原子が濃縮した薄い層として毛髪表面に積み重なって見える。
(C) 佐野 有司

炭素-13や窒素-15(非放射性同位体)でラベルした化合物やアミノ酸、糖などの生体構成成分を投与することで、細胞内における移動・分布や生合成・代謝等のトレースが可能となる。
(C) 佐野 有司
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上記内容は、各研究者へのインタビューをもとに東京大学 産学協創推進本部で骨子をまとめたものです。
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