超狭帯域発光ダイオードによる細胞光エンジニアリング

• 研究課題/領域番号: 17K18879
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電気電子工学およびその関連分野
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 藤田 静雄 京都大学, 工学研究科, 教授 (20135536)
• 研究協力者: 藤原 康文
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 超狭帯域光 / 発光ダイオード / 細胞 / 蛋白質 / 狭帯域光 / 光刺激 / 線維芽細胞 / コラーゲン / 希土類添加LED

研究成果の概要

細胞に光を照射することで、細胞の働きを活性化また抑制することを目指した研究を行った。本研究では、ヒト線維芽細胞からコラーゲンが生成される過程に着目し、光照射によりそれが活性化されることを仮定してその実証実験を行った。光源として発光スペクトルの半値幅が異なる各種の赤色発光ダイオードを用い、光照射後にコラーゲン生成をもたらすmRNAおよび蛋白質の量を分析した。その結果、半値幅を20 nm以下に狭帯域化した光照射によってコラーゲン生成が活性化されることを見出した。あわせて、今後の応用につながる狭帯域光源の技術について提言した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞の活動が光照射により直接的な影響を受けることが示唆され、今後様々な細胞活動に対してそれを光照射によって制御する「細胞光工学(エンジニアリング)」の萌芽につながると考えられる。細胞と光のかかわりは、視神経のように光受容性を目的とする細胞に特有な減少と考えられてきたが、線維芽細胞のようにもともと光受容性を目的としない細胞にあっても光照射効果があることは学術的に新規性の高い知見である。細胞活動の制御というと、薬品や遺伝子の導入などが手段として行われているが、光照射というより自然な手法を用いることで、薬剤を使わない治療や細胞増殖などに社会的な貢献をなすことが期待される。