細胞に“おきゅう”を据える? 細胞の活動を熱で制御する『細胞熱工学』

金沢大学ナノ生命科学研究所の新井敏准教授,コン・ブー特任助教,早稲田大学,大阪大学,東京工業大学の共同研究グループは,1 個の細胞の中に,極小の熱源を作り,細胞の機能を熱で制御する(細胞におきゅうを据える)新しい技術を開発することに成功しました。

私達の生命の営みは温度変化の影響を強く受け,これがプラスに働くこともあれば,逆に,大きなダメージを負うこともあります。この温度を,細胞というミクロな世界で自在に制御することができれば,生命システムを細胞レベルから制御できる可能性があります。今回,研究チームは,光を照射して熱を発生する発熱機能と,「その場」で発生する温度上昇をリアルタイムで測る温度計測の機能の2 つを同時に搭載したナノ粒子(※1)(nanoHT:ナノヒーター)を開発しました。このナノヒーターと顕微鏡を使い,細胞がやけどしないように温度を測りながら“おきゅう”を据えるようなイメージで,細胞の局所を温めることができます(図1)。例えば,1 個の細胞に対して,たった1 個の粒子で,がん細胞を素早く細胞死に誘導する,あるいは,エネルギー代謝系に温和な刺激で変化を与えることに成功しました。さらに,熱を用いて,骨格筋の細胞の収縮をダイナミックに制御することも可能になりました。

今回開発した技術は,遺伝子の切り貼りを必要とするゲノム編集とは異なり,熱ストレスを用いる「細胞熱工学」という,より安全で安心なバイオテクノロジーの創出に一歩近づくことになります。

本研究成果は,2022 年6 月8 日(米国東部時間)に米国科学誌『ACS Nano』のオンライン版に掲載されました。

図1 細胞の中に小さな熱源(おきゅう)を作り,細胞の機能を制御する細胞熱工学

 

【用語解説】
 ※1 ナノ粒子
 ナノは10億分の1の量を表す。今回の研究で用いたナノ粒子は直径が150ナノメートル程度。

※2 熱工学
 ある空間の温度を計測したり,制御したりする技術全般を指す。細胞熱工学は研究チームの造語。

 

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ACS Nano

研究者情報:新井 敏
       VU QUANG CONG

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