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ネットジャーナル19

体内の分子を可視化するイメージング技術
世界最速の装置でキラルな分子を追跡

写真:博士(工学) 平田 拓 教授

情報科学研究科 生命人間情報科学専攻 
生体システム工学講座 生体物理工学研究室・教授
博士(工学) 平田 拓

プロフィール

1993年東京工業大学大学院総合理工学研究科電子システム専攻博士後期課程修了(博士(工学))、同年山形大学工学部助手、1996年山形大学工学部助教授、2007年山形大学大学院理工学研究科教授を経て、2008年10月から北海道大学大学院情報科学研究科教授。この間、1999年4月〜2000年3月米国ダートマス大学研究員。専門分野は、電子常磁性共鳴分光とイメージングに関する研究、計測工学。現在、内閣府の最先端・次世代研究開発支援プログラムの助成を受けて磁気共鳴分子イメージングの研究を展開している。

従来の10倍の早さで体内の分子を可視化

――先生の研究室で行われている「磁気共鳴分子イメージング」とはどういう仕組みですか。

平田 簡単に言うと、体の中の分子を見えるようにするものです。生体内の構造を調べる技術としてよく知られているのは病院などで使われるMRIで、体内の水素の原子核を可視化する核磁気共鳴イメージングという技術を利用しています。私たちが手がけているのは水素原子ではなく不対電子(分子や原子の最外殻軌道に位置する対になっていない電子)を検出する方法で、電子常磁性共鳴または電子スピン共鳴(ESR)と呼ばれる技術です。

ESRイメージングは、電磁石の中にサンプルを入れて、サンプル内の電子が電磁波を吸収する様子を観測することで、標的にしている分子の位置や動きを画像化します。近年の研究ではESRイメージングの解像度向上や計測時間の短縮などに取り組み、従来の約10倍の早さで計測することを可能にしました(解説1)。これは世界最速のレベルです。

また、磁場の強さ(=電磁波の周波数)を変えるとそれに呼応する電子が変わるため、磁場の強さを短時間で変えることにより、異なる種類の不対電子を持つ分子をほぼ同時に計測することができます。マウスを使った実験では、2種類の分子に振る舞いが異なる2つの電子を目印として付け、マウスの脳に入る分子と入らない分子の分布を同時に観察しました(解説2)。

さらに私たちはこの技術を利用して「キラリティー磁気共鳴分子イメージング」の研究に取り組んでいます。

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