Research Abstract


Intracellular temperature mapping with a fluorescent polymeric thermometer and fluorescence lifetime imaging microscopy

2012年2月28日 Nature Communications 3 : 705 doi: 10.1038/ncomms1714

細胞の機能は基本的に細胞内の温度によって調節されており、細胞内の生化学反応はその温度の影響を受けている。細胞内の温度マッピングが可能になれば生物学・医学分野に大きく貢献できると考えられるが、これまで実現には至っていなかった。本論文で我々は、ポリマー状蛍光温度計と蛍光寿命イメージング顕微鏡法を用いた世界初の細胞内温度マッピングを報告する。我々の温度測定法の空間分解能は回折限界レベル(200 nm)であり、温度分解能は0.18-0.58℃であった。COS7細胞の細胞内温度分布を観察したところ、核と中心体はどちらも細胞質よりも有意に高温であり、さらに核と細胞質の温度差は細胞周期によって異なることがわかった。また、ミトコンドリアの熱産生も近傍の局所温度の上昇として観測された。今後、この新しい細胞内温度測定法によって、温度と細胞小器官の機能との間に本来存在する関係性が明らかにされていくと考えられる。

岡部 弘基1, 稲田 のりこ2, 郷田 千恵1, 原田 慶恵3, 船津 高志1 & 内山 聖一1

  1. 東京大学大学院薬学系研究科
  2. 奈良先端科学技術大学院大学バイオサイエンス研究科
  3. 京都大学 物質–細胞統合システム拠点
Cellular functions are fundamentally regulated by intracellular temperature, which influences biochemical reactions inside a cell. Despite the important contributions to biological and medical applications that it would offer, intracellular temperature mapping has not been achieved. Here we demonstrate the first intracellular temperature mapping based on a fluorescent polymeric thermometer and fluorescence lifetime imaging microscopy. The spatial and temperature resolutions of our thermometry were at the diffraction limited level (200 nm) and 0.18–0.58 °C. The intracellular temperature distribution we observed indicated that the nucleus and centrosome of a COS7 cell, both showed a significantly higher temperature than the cytoplasm and that the temperature gap between the nucleus and the cytoplasm differed depending on the cell cycle. The heat production from mitochondria was also observed as a proximal local temperature increase. These results showed that our new intracellular thermometry could determine an intrinsic relationship between the temperature and organelle function.