Le Dr Masayasu Taki cherche à élucider des phénomènes biologiques qui ne pouvaient pas être visualisés auparavant en développant des sondes reposant sur de nouveaux fluorochromes et la fluorescence proche infrarouge. Dans cet entretien, nous avons demandé au Dr Taki pourquoi il se concentre sur le développement de sondes, comment le système FV3000 Red l’aide à résoudre les problèmes rencontrés dans le processus de développement des sondes et ce que l’avenir réserve à l’imagerie NIR.
À propos du Dr Masayasu Taki, professeur des universités
Le Dr Taki est titulaire d’un doctorat en ingénierie de l’université d’Osaka et est actuellement professeur des universités à l’Institute of Transformative Bio-Molecules (ITbM) de l’université de Nagoya.
Le Dr Taki s’intéresse à la biologie chimique, en particulier au développement d’outils chimiques synthétiques pour visualiser des biomolécules spécifiques ainsi que des phénomènes biologiques au moyen d’un microscope à fluorescence. Il a publié plusieurs articles sur l’imagerie à intervalles de longue durée réalisée au moyen de la fluorescence proche infrarouge et de la détection des ions intracellulaires.
Q. : Quel est l’objectif actuel de votre travail de recherche ?
Dr Taki : Mes recherches et celles de mon équipe portent sur le développement de fluorochromes pour l’imagerie des organites et le développement de sondes fluorescentes à partir de ces fluorochromes.
Pour moi, les fluorochromes et les sondes fluorescentes ne désignent pas tout à fait la même chose. Les fluorochromes sont concrètement des molécules qui brillent en continu, tandis que les sondes fluorescentes modifient leur fluorescence en réponse à quelque chose. Nous avons développé des fluorochromes qui ont conduit au développement de sondes capables de détecter des événements qui se produisent à l’intérieur des cellules.
| Actuellement, nous nous intéressons tout particulièrement aux lipides qui composent l’organite. Récemment, nous avons décrit le développement d’une sonde qui permet de visualiser le métabolisme des acides gras et son application en imagerie. Bien que les protéines fluorescentes puissent marquer les protéines membranaires, elles ne peuvent pas marquer la membrane lipidique en tant que telle. Je fais des recherches sur les fluorochromes organiques parce que je crois que leurs atouts peuvent être exploités dans ce type de cas. Et puis il y a le développement des fluorochromes et des sondes fluorescentes dans le proche infrarouge. L’imagerie proche infrarouge est difficile à réaliser avec les protéines fluorescentes. Les molécules fluorescentes peuvent donc être utiles. |   |
Q. : Pourquoi avez-vous mis l’accent sur le développement de fluorochromes et de sondes ?
Dr Taki : Les protéines fluorescentes sont des outils puissants en imagerie de fluorescence. Cependant, comme je l’ai dit, la dynamique des lipides et des glycanes ne peut pas être directement observée avec des protéines fluorescentes. Autre problème : le signal des protéines fluorescentes a tendance à s’estomper facilement, il est donc difficile de continuer l’observation pendant longtemps.
J’ai commencé à m’intéresser à l’imagerie à l’université Northwestern aux États-Unis, où des membres du laboratoire du Professeur Thomas V. O’Halloran synthétisaient des sondes fluorescentes au zinc. J’ai trouvé vraiment beau et fascinant d’observer des molécules qui brillent à l’intérieur des cellules, à tel point que j’ai pris la liberté de changer mon sujet de recherche pendant que le professeur était en vacances d’été.
Depuis, je n’ai plus rien fait d’autre que de mettre au point des fluorochromes et des sondes. Pendant un certain temps, j’ai fait des recherches sur l’imagerie des biométaux, mais lorsque j’ai rejoint l’université de Nagoya, j’ai commencé à m’interroger sur « ce qui ne peut être réalisé qu’avec des molécules », ce qui m’a conduit à mes travaux actuels sur l’observation de la dynamique des lipides et sur l’imagerie proche infrarouge.
Q. : Comment le système FV3000 Red vous aide-t-il à mener vos expériences ?
Dr Taki : L’un des fluorochromes proche infrarouge que nous avons développés est le PREX710, qui a un pic de fluorescence à 740 nm. La sensibilité du détecteur à photomultiplicateur GaAsP utilisé dans les microscopes confocaux courants chute brusquement après 750 nm, de sorte que le détecteur, qui est assez efficace pour l’observation de la fluorescence ordinaire, ne l’est pas pour les fluorochromes proche infrarouge. Cependant, grâce au détecteur à photomultiplicateur GaAs du système FV3000 Red, des fluorochromes proche infrarouge qui étaient auparavant difficiles à observer peuvent maintenant être observés, ce qui a été une bonne surprise. Je suis en train de réévaluer mes expériences, parce que je peux observer certaines choses auxquelles j’avais renoncé avant d’utiliser le système FV3000 Red.
L’un des avantages de la solution proche infrarouge FV3000 Red, c’est la capacité d’augmenter le nombre de canaux d’observation dans la région du proche infrarouge. Le fluorochrome proche infrarouge que nous développons peut être utilisé avec la rhodamine substituée par du silicium (SiR). Il s’agit de composés chimiques qui présentent une excellente résistance à la lumière et qui engendrent une faible détérioration cellulaire due au rayonnement lumineux, ce qui permet d’observer les contacts des organites pendant une longue période. La correction de la dérive Z TruFocus™ du système FV3000 Red est essentielle, surtout si l’observation s’étend sur plusieurs heures. La combinaison du laser, de la sensibilité de détection et de la correction de la dérive Z du système FV3000 Red est très utile.
Imagerie multicolore des microtubules et du réticulum endoplasmique
Q. : Comment voyez-vous l’avenir de l’imagerie proche infrarouge ?
Dr Taki : Je pense que la plupart des chercheurs qui font actuellement de l’imagerie proche infrarouge le font pour l’observation biologique en profondeur. Bien sûr, il est important de démontrer l’utilité de l’imagerie profonde, mais, pour ma part, je voudrais développer des recherches axées sur l’imagerie cellulaire. La phototoxicité, l’atténuation de la fluorescence et l’autofluorescence sont autant de défis auxquels l’imagerie cellulaire est confrontée, et les fluorochromes proche infrarouge comme le PREX710 peuvent relever ces défis. Si nous développons un fluorochrome compatible avec le laser à 785 nm du système FV3000 Red, l’observation multicolore dans le proche infrarouge sera possible.
Cependant, le rendement quantique de fluorescence des fluorochromes proche infrarouge n’est pas très élevé, et le problème principal reste la faible luminance de l’émission. Une faible luminance signifie que la puissance du laser d’excitation doit être plus forte, ce qui augmente la quantité d’espèces réactives de l’oxygène (ERO) et endommage les cellules. Cela réduit de moitié l’efficacité de l’utilisation de la lumière dans le proche infrarouge.
Je veux déterminer pourquoi elles ne luisent pas et, tout en surmontant ce problème, je voudrais développer des molécules et créer quelque chose que les chercheurs du monde entier voudraient utiliser. En outre, il n’existe pas encore de sonde d’observation de la dynamique des lipides compatible avec le proche infrarouge. Je voudrais donc être un leader mondial dans le développement d’une telle sonde. Si nous développons d’excellents fluorochromes et sondes fluorescentes et que nous accumulons des exemples d’imagerie proche infrarouge au niveau cellulaire, davantage de chercheurs les utiliseront, et j’aimerais contribuer à l’avancement de la recherche en sciences de la vie selon une approche chimique.
Solutions de proche infrarouge (NIR) pour la microscopie confocale
Le système FV3000 Red étend les capacités de détection des longueurs d’onde du microscope FV3000 au domaine du NIR. Chacun de ses modules d’imagerie ayant été optimisé pour permettre la détection des longueurs d’onde dans le proche infrarouge, notamment le laser, les composants optiques, l’objectif et le détecteur, le système FV3000 Red fournit une solution spécialisée offrant une imagerie proche infrarouge multicolore plus sensible et plus précise.
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Références
- A negative-solvatochromic fluorescent probe for visualizing intracellular distributions of fatty acid metabolites
K. Kajiwara, H. Osaki, S. Greßies, K. Kuwata, J-H. Kim, T. Gensch, Y. Sato, F. Glorius, S. Yamaguchi, M. Taki Nat. Commun., 13, 2533 (2022). - Late-stage Functionalisation of Alkyne-modified Phospha-Xanthene Dyes: Lysosomal Imaging Using an OFF-ON-OFF Type of pH Probe
H. Ogasawara, Y. Tanaka, M. Taki, S. Yamaguchi
Chem. Sci., 12, 7902-7907 (2021). - A Highly Photostable Near-Infrared Labeling Agent Based on a Phospha-rhodamine for Long-Term and Deep Imaging
M. Grzybowski, M. Taki, K. Senda, Y. Sato, T. Ariyoshi, Y. Okada, R. Kawakami, T. Imamura, S. Yamaguchi Angew. Chem. Int. Ed., 57, 10137-10141 (2018). - A Highly Photostable Near-Infrared Labeling Agent Based on a Phospha-rhodamine for Long-Term and Deep Imaging
M. Grzybowski, M. Taki, K. Senda, Y. Sato, T. Ariyoshi, Y. Okada, R. Kawakami, T. Imamura, S. Yamaguchi Angew. Chem. Int. Ed., 57, 10137-10141 (2018).
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