ホーム
研究について
光量子イメージング分野　小関研究室

光量子イメージング分野　小関研究室

先端的光イメージング法の開発

誘導ラマン散乱（SRS）顕微法の開発と応用

我々は、光技術を駆使して、生体を可視化したり生体分子の働きを解明するため、2色のレーザパルスを用いて生体の分子振動を高感度に検出するSRS顕微法を提案・実証しました。さらに、SRS顕微鏡の分子識別能を高めるために、独自の高速波長可変レーザを用いて様々な分子振動周波数におけるSRS像を取得するSRS分光イメージングシステムを開発し、様々な生体計測実験を進めています。また、ラマン標識分子による代謝イメージング・超多色イメージング（図1）など、生体内の複雑な構造・動態・相互作用の解析を実現する研究にも取り組んでいます。

量子光学によるSRS 顕微法の高感度化

我々は、SRS顕微鏡を超高感度化するために、量子光学を導入し、光の量子揺らぎに由来するSRS信号の信号対雑音比の限界を突破することを目指しています（図2）。これまでに、スクイーズド光と呼ばれる、古典的な光よりも揺らぎの小さな光の量子状態を活用することで、SRS信号の雑音を低減することに成功しています。

分泌イメージング

我々は、細胞分泌のありのままの姿を可視化する“Live-cell imaging of secretion activity: LCI-S”を、蛍光サンドイッチ免疫染色法と全反射蛍光顕微鏡技術を融合することによって開発しました（図3）。例えば、活性化された免疫細胞から、炎症やアレルギーを誘導するサイトカインが盛んに分泌される様子を観察することができます。この技術を、精密医療での血液検査や、薬の安全性の確認、細胞を使った治療法の評価などに役立てる研究を進めています。

ラマンプローブ4色・蛍光4色による細胞の8色イメージング
量子増強SRS顕微法の模式図
LCI-Sで可視化した免疫細胞のサイトカイン分泌の様子

ミニコラム
もともと私は小さいころから電子工作やパソコンが趣味でした。大学では電子工学を専攻し、少しずつ研究分野をシフトさせながら、現在ではレーザーパルスを活用するバイオフォトニクスの研究を推進しています。電子工学や光学は、その振る舞いが理解できると、さまざまな工夫によって新しい研究を展開する武器になります。また、バイオフォトニクスは化学・生物など広範囲な分野の研究者との連携で進める研究分野です。互いの分野は知らないことばかりで、基本的なことから互いに教えを乞いながら研究を進め、知的好奇心が満たされる毎日です。趣味はエレキギターで、コロナ禍を機に音楽に触れる機会が増えました。