アラ還の独り言

生きた細胞を光エネルギーで操作する技術を開発

プレスリリース

 2014年10月27日、産業技術総合研究所は、フランス国立科学研究センター、ストラスブール大学、東北大学と共同でカーボナノホーンからなる分子複合体を作製し、この分子複合体を用いて生きた細胞の機能を操作できる新たな光制御技術を開発したことを明らかにしました。

 研究成果はAngewandte Chemie International Editionに10月25日から公開されています。

 この熱・活性酸素種発生システムにより、細胞へのカルシウムイオン流入や細胞膜に流れる電流を遠隔制御でき、生体深部における一つの細胞の機能制御技術を実現可能となります。

脳疾患の分子・細胞レベルでの病態メカニズムの解明や新たな治療法を開発するためのツールとして期待。

 オプトジェネティクスを用いると、光のスイッチを切り換えるだけで細胞同士の接続や特定の細胞集団の機能を操作できるため、未知の細胞ネットワークを解き明かし、病気の治療にも役立つと期待されています。

しかし、基本的に、紫外光や可視光などの生体透過性の低い光を用いるため、生体深部にある細胞の機能を制御できない。また、ウイルスを用いて遺伝子改変を行う必要があるため、医療への応用は難しいという課題があります。

 CNHは生体透過性の高い近赤外の波長領域(700～1100 nm)のレーザー光により容易に発熱する。今回開発したナノモジュレーターは、CNH表面に水溶性の近赤外蛍光色素（IRDye800CW）と水溶性のジアミノトリエチレングリコールを化学修飾しています。

 活性酸素種は、細胞内外へのイオンの出し入れに関わるタンパク質の活性を制御することで、ストレス、ホルモン伝達、免疫応答といった生命活動に欠かせないプロセスに関与しているため、ナノモジュレーターによる細胞機能制御が期待される。

 今後は、この技術を応用して、単一の細胞レベルでの細胞機能解析技術を構築していく予定である。また、パーキンソン病やアルツハイマー病などの脳疾患に関わる新しい治療法につながる周辺コア技術の開発にも取り組むとのこと。