インタビュアー（以下、I）：本日はお時間をいただきありがとうございます。まずは、小関先生のご専門について教えていただけますか？

小関 泰之（おぜき やすゆき）教授（以下、小関）：こちらこそありがとうございます。私は、光技術を駆使して生体内の分子の働きを可視化し、生命現象の理解に貢献する新しい顕微鏡技術の開発に取り組んでいます。特に、誘導ラマン散乱（SRS）顕微法の高度化やその応用展開に注力しています。私たちが用いているレーザーはピコ秒領域で動作しており、アト秒科学とは時間スケールもアプローチも大きく異なりますが、「光の新たな使い方を切り拓き、計測技術にブレークスルーをもたらす」という点では、共通するビジョンがあると感じています。

I：「SRS顕微法」とは、どのような技術なのでしょうか？
小関：SRS顕微法は、2色のレーザーパルスを用いることで分子振動を高感度に検出する非線形光学顕微鏡技術です。観察対象を蛍光分子で染色せずに分子情報を取得し、生体を可視化できるのが特徴です。また、ラマン標識分子と呼ばれる特殊な分子振動を持つ分子を用いて生体を染色することで、従来の蛍光では得られなかった新たな情報を引き出すことも可能です。私たちはこれまでに、高速波長可変レーザーを用いて複数の分子振動を画像化できるSRS分光イメージングシステムを開発してきました。

I：最近はどのような方向に研究を発展させているのでしょうか？
小関：現在は、ラマン標識分子を活用した代謝イメージング・超多色イメージング・超解像イメージングによって、生体内の複雑な構造・動態・分子間相互作用を高次元的に捉える研究に注力しています。また、SRS顕微法をバイオだけでなく、材料解析にも応用し、非破壊での化学構造解析や物性評価を目指しています。

I：以前は大規模なSRSイメージングにも取り組まれていたと伺いました。
小関：はい、過去には多数の細胞を対象にしたSRSイメージングにも挑戦しました。高速波長切替光源を用いて、流路中の細胞を多色SRSで撮影し、1万個以上の細胞の分子構成を可視化する技術を確立しました。これにより、微細藻類の栄養分析や血液細胞の無標識判別などが可能になりました。

I：量子光学も研究に取り入れていらっしゃると聞きました。
小関：そうですね。SRS顕微鏡の感度をさらに高めるために、量子光学の概念であるスクイーズド光を用いて、レーザーの量子的なゆらぎを低減し、信号対雑音比を向上させる試みも行っています。量子技術と光イメージングの融合によって、新たなブレークスルーを目指しています。

I：分泌イメージングについても取り組まれていると伺いました。

小関：分泌イメージングは、現在、白崎善隆准教授を中心に進めている研究テーマです。彼のグループでは、蛍光サンドイッチ免疫染色法と全反射蛍光顕微鏡を組み合わせて、細胞がどのように情報伝達物質を分泌するのか、そのリアルタイムな様子を可視化する技術「LCI-S」を開発しています。炎症やアレルギーに関わるサイトカインの分泌などを、生きた細胞のまま観察できるのが特徴です。この技術は、創薬や免疫評価、さらには細胞治療の品質管理など幅広い応用が期待されています。

I：先生のご研究とも重なる部分がありそうですね。
小関：まさにその通りです。我々が進めている分子振動イメージングは、代謝物などさまざまな分子振動を光学的に検出するアプローチですが、分泌イメージングは注目する特定の生体分子を蛍光抗体技術を用いて高感度かつリアルタイムに捉える点が非常に補完的です。細胞間コミュニケーションをより深く理解するためには、細胞活動を多面的に計測するアプローチが重要であり、両者のシナジーが非常に面白い展開を生むと期待しています。

I：今後のビジョンについてもお聞かせください。
小関：今後は、生命科学や医学への応用はもちろん、材料科学や環境科学との連携も深めていきたいと考えています。たとえば、半導体材料における応力や結晶性の非破壊評価など、SRSの特長を生かした新しい材料解析にも取り組んでいます。ラマン顕微法の可能性を広げ、科学の多様な分野に貢献できる技術基盤を築いていきたいですね。

ー本日は貴重なお話をありがとうございました。

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小関 泰之 | 東京大学 先端科学技術研究センター
白崎 善隆 | 東京大学 先端科学技術研究センター