レーザー光照射が細胞に及ぼす影響の解明

2011 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23657102
• Research Institution: National Defense Medical College
• Principal Investigator: 櫛引 俊宏 防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究, 医学教育部医学科専門課程, 准教授 (30403158)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2014-03-31
• Keywords: レーザー / 細胞 / 機能制御 / 光

Research Abstract

再生医療に有望な幹細胞などが有する機能を非侵襲的に制御することは、疾病の治療・予防にとどまらず、基礎生物医学実験などにも有用なツールとなる。そこで、安全に細胞機能を制御する方法として光技術を応用することが本研究の目的である。本研究提案は遺伝子改変や薬剤を利用しない革新的かつ挑戦的な手法である。これまでの結果として、骨髄から採取した間葉系幹細胞に405 nmのGaN系レーザー光を照射することにより、幹細胞が骨芽細胞または軟骨細胞に分化促進し、脂肪細胞への分化が抑制される現象を発見している。そのメカニズムとして、細胞内の光受容体や体内時計関連遺伝子の解析を行っている。本研究提案では、これまでの結果をふまえて、赤外、可視、紫外光のみならず広範な領域の光を用いた細胞への"指示"とそのメカニズムの解明を行い、細胞機能制御技術のブレークスルーとなる光技術を創成している。本年度は、インターネット上で公開されている文献・特許調査およびその解析を行った。さらに次年度以降も継続して研究を行なうために、光学部品を用いた光学系のセットアップを行い、細胞への光照射条件の最適化を行った。さらに、各波長のレーザー光照射後のサイトカインの定量および炎症性サイトカイン以外のタンパク質（転写因子など）について解析系を立ち上げ、網羅的解析を感度よく行う実験系を立ち上げた。特にNF-kappaBを発光法により感度よく測定する系を確立した。これらは次年度および次々年度に研究を進める礎として非常に重要なものである。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

これまでの研究結果や特許・文献調査、既存の問題点の洗い出し、細胞へのレーザー光照射条件の最適化、レーザー光照射後の各種サイトカインの分泌量や転写因子の発現量変化の測定系確立など、次年度および次々年度に向けて順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

細胞への光照射系の確立および各種タンパク質の測定系が整ったため、年度開始当初より大幅な研究スピード促進を図る。具体的には4月および5月には技術補佐員3名を雇用し、これまでに確立した系での実験と解析を行う。幹細胞やがん細胞など、細胞の種類だけでなく、細胞から分泌される各種タンパク質測定を目指して、これまでにないスピードで研究を進める。6月以降、発現が増加しているタンパク質を数十種類同定できたところで、一つ一つのタンパク質解析とそのタンパク質による細胞内ネットワーク解析を行う。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

年度開始すぐに、1年目に確立した実験系を用いて網羅的に実験および解析を行うことから、4月および5月に技術補佐員を雇用するための経費を計上する。さらに、細胞培養維持のための試薬類、タンパク質定量のための各種試薬類の購入を計上する。さらに、研究調査または発表するための学会参加費・旅費を計上する。