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赤色蛍光による脂肪滴高感度イメージングに加え、脂肪滴の脂質組成解析にも使用可能! LipiDye® RED <Lipid Droplet Live Imaging Red>

掲載日情報:2026/03/24 現在Webページ番号:72654

フナコシ /
フナコシ株式会社
[メーカー略称:FNA]

LipiDye® REDは、生細胞中の脂肪滴を赤色蛍光で高感度イメージングできる試薬です。脂肪滴への高い特異性に加え、低毒性で、かつ高い光安定性を有するため、脂肪滴の長時間イメージングや動態解析に有用です。さらに、蛍光寿命イメージングを用いることで、個々の脂肪滴の脂質組成や加水分解の進行度解析も可能です。

本製品は、名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所の山口茂弘教授および岐阜大学糖鎖生命コア研究所の多喜正泰教授による研究成果をもとに、フナコシ(株)が製品化・販売しています。
本製品は研究用です。研究用以外には使用できません。

LipiDyeR REDの蛍光寿命イメージング

脂肪滴(Lipid droplet)とLipiDye®シリーズについて

脂肪滴(Lipid droplet)とは

脂肪滴(Lipid droplet)とは、脂肪細胞をはじめ、さまざまな細胞で見られる中性脂質の塊であり、トリアシルグリセロール(TAG)やステロールエステル(Sterol Ester)を主成分とする一重膜構造体です。脂肪滴は、細胞内の中性脂質を貯蔵する細胞内小器官として機能すると考えられており、肥満や各種疾患との関連が数多く報告されています。近年では、脂肪細胞に限らず、肝細胞、平滑筋細胞、グリア細胞など、さまざまな細胞で存在が確認されており、従来考えられていた中性脂質の貯蔵器官としての役割に加えて、代謝制御や遺伝子発現調節など、多様な機能を担うことが明らかになってきました。
このように、さまざまな細胞において脂肪滴の観察が行われていますが、非脂肪細胞に存在する脂肪滴は1 μm以下と、脂肪細胞の10~100 μmに比べて非常に小さいことが知られています。そのため、生細胞における非脂肪細胞中の微小な脂肪滴をイメージングで検出できる試薬が期待されていました。しかし、Nile Redなどの既存試薬には、脂肪滴以外も染色されるためS/N比が低いことや、生細胞イメージングに不向きであることなどの課題があり、微小脂肪滴の観察は非常に困難でした。


LipiDye®シリーズ(LipiDye® Ⅱ、LipiDye® RED)について

LipiDye®(#FDV-0027、緑色蛍光)およびLipiDye® RED(#FDV-0057、赤色蛍光)は、これらの課題を克服するために、名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所(ITbM)山口教授および岐阜大学糖鎖生命コア研究所の多喜教授によって開発された新規の脂肪滴検出試薬です(原著論文名:LAQ1、LipiPB Red)。高いS/N比により、1 μm以下の微小な脂肪滴を検出できることに加え、高い光安定性を示すため、低毒性で長時間にわたる安定した生細胞イメージングが可能です。


LipiDye® REDによる脂肪滴の脂質組成動態解析

前述のように、脂肪滴はトリアシルグリセロール(TAG)やステロールエステルを主成分としています。TAGは、加水分解酵素の働きによって脂肪酸とジアシルグリセロール(DAG)に分解され、DAGはさらにモノアシルグリセロール(MAG)およびグリセロールへと段階的に分解されます(Lipolysis)。これに伴い、脂肪滴の脂質組成は、TAG主体の状態からDAGの割合が高い状態へと動的に変化します。また、脂肪滴がオートファジーによって分解されるLipophagyと呼ばれる代謝現象も知られています。
これら脂肪滴分解機構は、細胞や生体のエネルギー需要に応じて制御されています。脂肪滴分解によって放出された脂肪酸は、ミトコンドリアでβ酸化を受け、ATPという化学エネルギーへと変換されます。なお、1分子のTAGからは3分子の脂肪酸が放出されます。脂肪滴分解機構の破綻は種々の代謝疾患を引き起こすことが知られているため、脂肪滴分解の進行度や脂肪滴の脂質組成を解析することは非常に重要です。
従来は、細胞や組織から脂質を抽出し、LC/MS/MSなどを用いて脂質組成を分析する方法が用いられてきました。しかし、この方法は煩雑であるうえ、脂肪滴の脂質組成に関する空間情報が失われてしまいます。また、従来の脂肪滴染色試薬では、脂肪滴の空間情報や大きさを観察することはできても、個々の脂肪滴の脂質組成や分解状態に関する情報を得ることはできませんでした。

脂質組成動態解析

LipiDye® REDは、赤色蛍光の脂肪滴染色試薬として使用できるだけでなく、蛍光寿命イメージング顕微鏡法(Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy:FLIM)と併用することで、脂肪滴の脂質組成を解析することも可能です。一般的に、脂肪滴は非常に低極性の環境にありますが、加水分解に伴って脂質組成が変化することで、徐々に極性が高くなることが知られています。LipiDye® REDは、周辺環境の極性に応じて蛍光寿命が変化する性質を持っているため、脂肪滴の加水分解進行度に応じて蛍光寿命が変化します。
具体的には、TAGの割合が高い低極性環境の脂肪滴では、長い蛍光寿命を示します。一方、加水分解によってDAGの割合が高くなった比較的高極性の環境にある脂肪滴では蛍光寿命は短くなります。この性質を利用することで、LipiDye® REDで染色した細胞を蛍光寿命イメージング顕微鏡で観察し、個々の脂肪滴の脂質組成を蛍光寿命の違いとして捉えることができます。
さらに、LipiDye® REDは高い光安定性と細胞内滞留性を有しており、長時間のイメージングにも対応可能です。そのため、脂肪滴の加水分解進行過程を空間的かつ時間的に解析することも可能です。

蛍光寿命イメージング顕微鏡法

LipiDye®シリーズと既存試薬の比較

試薬名 励起光波長 蛍光波長
(蛍光色)
染色 多重染色 S/N比 光安定性 タイムラプス
イメージング
脂肪滴脂質組成
解析
固定細胞 生細胞
LipiDye® RED 470~560 nm 550~700 nm
(赤色蛍光)

(波長選択注意)
高い 極めて高い 非常に長い時間可 蛍光寿命イメージングで可能
LipiDye® 400~500 nm 490~600 nm
(緑色蛍光)

(波長選択注意)
高い 極めて高い 非常に長い時間可 不可
蛍光色素B ~490 nm 510 nm
(緑色蛍光)
低い 不可
Nile Red ~510 nm 631 nm
(赤色蛍光)
不向き 低い 低い 不向き 不可
脂肪滴染色試薬A 赤色緑色蛍光 高い 不明 不可 不可
Oil Red O 赤色色素 不可 低い 不可 不可

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特長

  • 脂肪滴に選択的に濃縮される性質に加え、脂肪滴の疎水環境下で蛍光強度が増大するため、細胞質などでの発光が抑えられ、脂肪滴に対して高いS/N比を示します。
  • 非脂肪細胞に存在する微小な脂肪滴(1 μm以下)を検出可能です。
  • 高い光安定性を有しており、長時間の生細胞イメージングに適しています。
  • 推奨使用濃度(0.1~5 μM)では、ほとんど細胞毒性を示しません。
  • 生細胞、固定細胞のいずれにも使用可能です。生細胞染色後に固定処理することも可能です。
  • STED超高解像度顕微鏡にも適用可能です。
  • Ex/Em:470~560 nm / 550~700 nm(下記参照)
  • 蛍光寿命イメージング顕微鏡(FLIM)を用いることで、脂肪滴の脂質組成を評価できます。

蛍光波長(励起・検出波長)について

吸収極大は470~520 nmですが、520~560 nm領域の光源でも励起可能です。詳細は、励起・蛍光スペクトルおよび励起波長適用性のデータをご参照下さい。青色系色素や緑色系色素との多重染色も可能ですが、波長選択には注意が必要です。特に、緑色系色素(FITC、GFPなど)との多重染色において、488 nmレーザーで緑色系色素を励起する場合には、LipiDye® REDも同時に励起されます。そのため、多重染色で緑色系色素を選択的に検出するためには、520 nm以上の蛍光をカットするバンドパスフィルターをご使用下さい。
なお、多重染色でLipiDye® REDを選択的に検出するには、514 nmまたは532 nmレーザーで励起したうえで、560 nm以下の蛍光をカットするフィルターをご使用下さい。


光源例

  • レーザー光を用いる場合:458 nm、473 nm、488 nm、514 nm、532 nm、561 nm
    561 nmレーザーでは、ほかのレーザーと比較して蛍光強度が弱いため、実験ごとに試薬濃度などの条件の最適化を推奨しています。
  • 光源+フィルターを用いる場合:一般的なAlexa Fluor 555用またはRFP用フィルターが利用可能です。
  • STED超高解像度顕微鏡を用いる場合:推奨励起光488 nmレーザー、STED光775 nmレーザー

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参考データ

励起/蛍光スペクトル

吸収スペクトル

LipiDye® REDの吸収スペクトル
LipiDye® REDの吸収スペクトルは溶媒の影響をほとんど受けず、430~550 nmの範囲に吸収が認められる。

蛍光スペクトル

LipiDye® REDの蛍光スペクトル
LipiDye® REDは、溶媒環境応答性蛍光色素(Solvatochromic dye)であり、周囲の極性に応じて蛍光特性が変化する。シクロヘキサンやTolueneなどの疎水性環境下では強い橙~赤色蛍光を示す一方、アセトニトリルやDMSOなどの高極性環境下では、蛍光極大が長波長側へシフトするとともに、蛍光強度は著しく抑制される。この特性により、脂肪滴の疎水性環境に由来する特異的な赤色蛍光が観察できる。

脂肪滴の蛍光スペクトル

LipiDye® REDで染色した脂肪滴の蛍光スペクトル
LipiDye® REDで細胞を染色し、脂肪滴領域を顕微鏡でスペクトルスキャンして蛍光を評価すると、600 nm付近に極大をもつ蛍光スペクトルが観察される。


励起波長適用性

励起波長適用性

LipiDye® REDでHepG2細胞の脂肪滴を染色し、励起光レーザーを変えて赤色蛍光(λem = 580~750 nm)を検出した。


光安定性

光安定性

HeLa細胞をLipiDye® RED、Nile Red、BODIPY 493/503で染色した後、共焦点レーザー顕微鏡の高出力レーザー(500 nm)を用いて繰り返し画像を取得し、蛍光強度の推移を観察した。Nile RedおよびBODIPY 493/503では、複数回の画像取得により蛍光が著しく減衰したのに対し、本製品では、計200回の画像取得後も蛍光強度にほとんど変化は認められなかった。


蛍光寿命イメージングによる脂肪滴の脂質組成解析

蛍光寿命イメージングによる脂肪滴組成の解析

トリアシルグリセロール(TAG)の一種であるトリオレイン(TO)とジアシルグリセロール(DAG)の一種であるジオレイン(DO)の構成比を変えた人工脂肪滴を作製し、それぞれをLipiDye® REDで染色して蛍光寿命イメージング顕微鏡(FLIM)を用いて解析した。その結果、DOの比率が高くなるほど蛍光寿命は短くなり、TOの比率が高くなるほど蛍光寿命は長くなることが分かった(τ = 4.1 ns~7.5 ns)。このことから、LipiDye® REDの蛍光寿命を指標として、脂肪滴のDAG/TAG比を評価できることが示された。蛍光寿命を疑似カラーで表示している。


細胞毒性

細胞毒性

HeLa細胞を各濃度のLipiDye® REDで処理し、24時間後の細胞生存性をMTTアッセイにより評価した。その結果、少なくとも5 μMまでは細胞毒性は認められなかった。


生細胞・固定細胞染色

生細胞・固定細胞染色

オレイン酸処理により脂肪滴を形成させたHuh-7細胞をLipiDye® REDで染色し、4%パラホルムアルデヒドで固定した。その結果、固定処理の前後で蛍光シグナルにほとんど変化は見られなかった。このことから、本試薬は生細胞で染色・観察した後に固定し、免疫染色と組み合わせて観察できることが示された。



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アプリケーションデータ

血清培地交換後の観察

血清培地交換後の観察

3T3-L1細胞から分化誘導した脂肪細胞(3T3-Adi)をLipiDye® RED、LipiDye®Ⅱ、Nile Red、BODIPY 493/503で染色し、共焦点レーザー顕微鏡で蛍光を観察した。Nile RedおよびBODIPY 493/503では、色素洗浄後に蛍光強度が低下し、その後FBS含有培地で24時間培養すると、蛍光シグナルはほとんど認められなくなった。LipiDye®Ⅱでは、洗浄後の蛍光シグナルは維持されたが、FBS含有培地で24時間培養すると蛍光シグナルは大きく減弱した*1。一方、LipiDye® REDは、洗浄後も蛍光強度の低下はみられず、FBS含有培地へ交換した後も蛍光シグナルは維持された。これらの結果から、LipiDye® REDは従来試薬と比較して高い細胞内滞留性を有することが示された。

*1 LipiDye®Ⅱを含む培地で継続培養することで、LipiDye®Ⅱによる長時間の蛍光観察も可能です。詳細はこちらからご覧下さい。


STED超高解像度顕微鏡による微小脂肪滴の可視化

STED超高解像度顕微鏡による微小脂肪滴の可視化

HeLa細胞をLipiDye® RED(0.5 μM)で染色し、共焦点レーザー顕微鏡およびSTED超高解像度顕微鏡(励起 488 nm、STED光 775 nm、蛍光 560~750 nm)を用いて微小脂肪滴の観察を試みた。その結果、より高い空間分解能(半値幅:約93 nm)で脂肪滴を捉えることができた。


非脂肪細胞の蛍光強度および蛍光寿命イメージング

非脂肪細胞の蛍光強度および蛍光寿命イメージング

オレイン酸処理により脂肪滴を形成させたHuh-7細胞をLipiDye® RED(0.5 μM)で染色し、共焦点レーザー顕微鏡を用いて蛍光イメージングおよび蛍光寿命イメージング(いずれも励起 488 nm、蛍光 560~750 nm)を行った。蛍光寿命イメージング(FLIM)画像では、蛍光寿命を疑似カラーとして表示している(青:τ = 5.5 ns、赤:τ = 7.5 ns)。



さまざまな細胞種での蛍光寿命イメージング

3T3-L1細胞から分化誘導した脂肪細胞(3T3-Adi)、未分化3T3-L1細胞、HepG2細胞、Huh-7細胞、COS-7細胞、およびHeLa細胞をLipiDye® RED(0.5 μM)で染色し、蛍光寿命イメージングを行った(励起 488 nm、蛍光 560~750 nm)。3T3-Adi以外の細胞については、脂肪滴形成を誘導するため、オレイン酸で1日間処理した後に観察を行った。肝がん由来細胞であるHepG2細胞およびHuh-7細胞では、脂肪滴由来の蛍光寿命は一様ではなく、脂肪滴ごとにDAG/TAGの脂質組成が異なることが示唆された。一方、これら以外の細胞では蛍光寿命は均一であり、全体としてTAGの割合が高い脂質組成であることが示された。

さまざまな細胞種での蛍光寿命イメージング


脂肪滴分解における加水分解酵素の影響を評価

Adipose triglyceride lipase(ATGL)をsiRNAでノックダウンしたHuh-7細胞においてLipiDye® REDの蛍光寿命イメージングを行ったところ、WT Huh-7細胞では不均一であった蛍光寿命が、ATGLノックダウンによって長い蛍光寿命へと均一化された。また、HepG2細胞をATGL阻害物質NG-497で処理した場合にも、同様の現象が観察された。これらの結果から、脂肪滴の脂質組成の不均一性は、ATGLによる脂肪滴の加水分解に伴うDAG割合の増加に起因する可能性が示唆された。

脂肪滴分解における加水分解酵素の影響を評価


脂肪滴分解(Lipolysis)誘導による脂肪滴の脂質組成変化の追跡

3T3-L1細胞から分化誘導した脂肪細胞(3T3-Adi)に、アデニル酸シクラーゼ活性化物質であるForskolinを添加して脂肪滴分解(Lipolysis)を誘導し、LipiDye® REDによる蛍光寿命イメージングのタイムラプス解析を100分間行った。薬剤処理後、時間の経過に伴って脂肪滴の蛍光寿命は不均一となり、さらに短縮した。これらの結果から、脂肪滴分解に伴ってDAGの割合が増加していることが示唆された。


脂肪滴分解における加水分解酵素の影響を評価

タイムラプス画像



脂肪滴分解(Lipolysis)誘導による脂肪滴の脂質組成変化の評価

脂肪滴分解における加水分解酵素の影響を評価

肝がん由来のHuh-7細胞に、Forskolinとホスホジエステラーゼ阻害物質IBMX(100 nM)を添加して脂肪滴分解(Lipolysis)を誘導し、LipiDye® REDによる蛍光寿命イメージングを行った。その結果、薬剤処理により蛍光寿命の短い脂肪滴が増加したことから、脂肪滴分解に伴うDAG割合の増加が示唆された。



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使用文献

  1. Wang, J., et al., "Single-Cell Fluorescence Analysis of Lipid Droplet Compositional Dynamics during Triacylglycerol Catabolism", J. Am. Chem. Soc.147, 41514-41523(2025). [PMID:41065230]

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LipiDye RED <Lipid Droplet Live Imaging Red>
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赤色蛍光を示す高感度な脂肪滴(Lipid droplet)染色試薬。高い脂肪滴特異性に加え,低毒性かつ極めて高い光安定性を誇り,数日単位の長時間観察や脂肪滴融合・分解プロセスの生細胞イメージングに有用(励起470~560 nm/蛍光550~700 nm)。蛍光寿命イメージングを用いることで、脂肪滴の脂質組成や加水分解進行度の解析も可能。
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赤色蛍光を示す高感度な脂肪滴(Lipid droplet)染色試薬のDMSO溶液タイプ(濃度:0.5 mM)。高い脂肪滴特異性に加え,低毒性かつ極めて高い光安定性を誇り,数日単位の長時間観察や脂肪滴融合・分解プロセスの生細胞イメージングに有用(励起470~560 nm/蛍光550~700 nm)。蛍光寿命イメージングを用いることで、脂肪滴の脂質組成や加水分解進行度の解析も可能。
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LipiDye RED <Lipid Droplet Live Imaging Red>

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(テクニカルサポート 試薬担当)

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