太田信廣さん(電子科学研究所 教授)を中心とする研究チームが、细胞にアポトーシスを引き起こす画期的な方法を発見し、8月16日、学術雑誌に発表しました。
「アポトーシス」とは、细胞の死に方の一种で、自ら死ぬことで生き物全体をよりよい状态に保とうとするものです。たとえば细胞ががん化したとき、それらの细胞のほとんどは、アポトーシスにより取り除かれます。このアポトーシスがうまく働かないと、がん细胞が増殖しつづけることになります。
太田さんたちの発见は、アポトーシスについての理解を深めるのに役立ち、がんなどの新しい治疗法にもつながる可能性があります。北キャンパス(北20条)にある电子科学研究所に太田さんをお访ねし、话をうかがいました。
これまでの研究の、蓄积の上に
「光と电场、それが私たちの研究のキーワードです」と太田さん。
物质に光をあてると、その物质を构成している分子が光のエネルギーを吸収して、别の光を出したり、物质の状态を変える反応が起きたりします。
このときに物质を、电圧をかけた2つの金属板(电极)の间に置いて(このようにすることを、物质に电场をかけるといいます)同じことをすると、さらに异なった効果が现われます。その効果を详しく调べることで、物质のなかで分子がどのような振る舞いをしているのか、などを探ることができます。
太田さんは、构造が比较的に単纯なもの(有机色素分子など)を手始めに、长年にわたってこうした実験を积み重ねてきました。
细胞に、アポトーシスを引き起こす
そして最近は、もっと复雑な、「分子の究极的な集合体」ともいうべき细胞を対象にして、同じアプローチで研究を始めたのです。
今回発表した研究では、まず細胞の中に、光をあてられると蛍光を発するタンパク質を組み込んでおきます。そのうえで细胞に、レーザー光をあてるとともに、電場もかけます。ただしこの電場は、ものすごい速さでオンとオフをくり返す、パルス電場です。太田さんたちが用いたパルス電場は、1秒間に1000回、オンとオフをくり返すもので、1回のオン状態はわずか50ナノ秒(0.00000005秒)という短さです。この電場を、1分間ほどかけます。
(太田さんたちが実験に使った装置の一部。実験は真っ暗ななかで行ないます。壁も真っ黒。)
そして、組み込んでおいたタンパク質から出てくる蛍光を観測すると、细胞にアポトーシスが引き起こされていることが確認されたのです。
これまでも、化学物质を细胞内に注入してアポトーシスを引き起こす方法が知られていました。しかしこの方法では、细胞を数时间かけて培养しなければなりません。それに対し太田さんの方法では、细胞膜をまったく伤つけることなく、しかも数十秒の时间でアポトーシスを引き起こすことができたのです。
「细胞を伤つけることなく、化学分析をする必要もなく、画像でリアルタイムにアポトーシスを见ることができるというのは、世界で初めてです」と太田さん。
この発見は、悪性の细胞にアポトーシスを起こさせ、それによって病気を直す、という治療法につながる可能性があります。
パルス电场をかけるには、ごく小さな电极を患部に入れるという方法もあるでしょうし、それに替わるこんなアイデアも太田さんは温めています。「光を吸収して电场を作り出すような分子を利用することで、电极を体内に入れなくても、光をあてるだけでアポトーシスを引き起こすという方法も考えられます。」
蛍光の寿命にも着目
太田さんたちは今回の実験で、细胞から出てくる蛍光の寿命(どれだけの时间かけて光が弱まっていくか)も测定しました。
すると、细胞の形が変わって「アポトーシスが起きている」とわかるよりずっと前の段阶で、蛍光の寿命に変化が起きていることがわかりました。(下の写真のように、蛍光の寿命を“色”に置き换えて表现し、寿命の変化をとらえます。)
蛍光の寿命に注目することで、アポトーシスをほんとに初期の段阶で検出することができるのです。また、アポトーシスのごく初期の段阶に细胞内でどのような変化が起きているのか(アポトーシスが起きるメカニズム)を探るのにも、この现象を利用できそうです。
地道な作业があってこそ
太田さんたちがこうした実験を行なうには、パルス电场の中で、一つひとつの细胞の変化を顕微镜で観测できるような「仕组み」を作りあげる必要がありました。たとえば电极の间で细胞を培养するのですが、その电极の间隔はわずか0.1ミリメートルです。「ポスドクのカムレシュ君が、2年ほどかけ忍耐强く、电极システムを作ってくれました。」
「准教授の中林君にも手伝ってもらいました。」そして、「蛍光寿命を测定する装置など、私の研究室で长年かけて开発してきたものを组合わせて、一つのシステムにしました。」
研究一路
地道に研究を积み重ねてきた太田さん。
「ほんとにベーシックな、これからという研究は、いい研究をしてどこかに発表しておけば、きっと谁かが気づいてくれると思っているんです。」
研究室の壁に「研究一路」の额がかかっていました。
中国近代文学の父といわれる鲁迅が生まれ育った地、绍兴を访れたとき、自分でこの言叶を选んで书家に书いてもらったそうです。
「研究に関しては、いたってまじめです」という太田さんですが、気さくで、笑颜のすてきな先生でした。
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