ラベルフリー細胞内自家蛍光寿命イメージング研究の進展
細胞内には，補酵素であるNADH，FAD，アミノ酸のトリプトファンなど蛍光を示す様々な物質が存在し，色素染色を行わなくても細胞はいわゆる"自家蛍光" を示す。この自家蛍光を用いて細胞内の状態を観測することができれば，染色操作が不要であり，さらに染色による試料の状態変化がなくなる。また染色時間が必要ないために，手術時の術中細胞診断などにおいて迅速な判断が可能となる。特に蛍光強度測定よりも定量性に優れた蛍光寿命顕微分光1）と組み合わせることによって，ラベルフリーの細胞内状態計測が可能になる。
筆者らのグループは，細胞内状態の定量評価を目的として，NADH の自家蛍光寿命を用いた細胞内pH の無染色イメージング測定に成功した2）。
試料としてヒト由来の細胞株であるHeLa 細胞を用い，細胞内pH の校正は，イオノフォアを培養液に入れて細胞内外のpH を等しくさせ，細胞外pH の測定によって行った。NADH の蛍光寿命は，緩衝溶液中ではpH に対して一定であるのに対し，HeLa 細胞内では，細胞内pH の増加に伴い単調減少を示すことがわかった。イオノフォアを用いてNADH の自家蛍光寿命と細胞内pH との検量線を作成することによって，細胞内pH の無染色イメージング測定が可能であることがわかった。また，蛍光寿命には位置依存性があり，例えば核とミトコンドリアでは，核内の方が蛍光寿命は短いことがわかった。可視域に吸収を持つFAD の自家蛍光寿命を用いても，細胞内pH の無染色測定を行うことができ3），励起波長・観測波長を変えることで自家蛍光種を選択することが可能である。
1）M. Y. Berezin et al., Chem. Rev. 2010, 110, 2641.
2）S. Ogikubo et al., J. Phys. Chem. B 2011, 115, 10385.
3）Md. S. Islam et al., Int. J. Mol. Sci. 2013, 14, 1952.
中林孝和・太田信廣 北海道大学電子科学研究所