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2014年2月 3日 (月)

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

2014/1/7
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
プレスリリース
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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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。
 
 
-----
研究成果の概要
 
 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
ました。
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 生きた細胞内部のナノ構造を
高コントラストで可視化できた
と言うことは素晴らしい。
 
>XFEL は,現在,日本とアメリカの
>2 つの施設でのみ利用可能な,
>最先端の X 線です。
 
>XFEL の発光時間は 10 フェムト秒以下
>と,大型放射光施設 SPring-8 からの
> X 線と比較して 1,000 分の 1 以下の
>短さです
 すごいですね。
 
>従来の結晶構造解析などでは見ること
>のできなかった,自然な状態にある
>溶液中の生体分子のナノ構造を
>観察できると期待されます。
 
>生体分子のナノ構造の解明は,
>生命現象の理解や医学への応用へと
>繋がり,ライフイノベーションにも
>貢献します。
 
 大いに期待したい。

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