2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of new cell preservation technologies utilizing antifreeze protein
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19H02529
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
津田 栄 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 上級主任研究員 (70211381)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大山 恭史 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (80356675)
近藤 英昌 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (80357045)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 不凍タンパク質 / ナノ氷結晶 / 過冷却 / 構造 / 細胞生存率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
冷凍庫で保存中の細胞、組織、食品等の内部に大きな氷結晶が生成する現象が「氷の再結晶化」である。もしも氷結晶を極微少サイズに留め、マイナス温度域に晒した水をナノ氷結晶で埋め尽くした「準ガラス化状態」にすることができれば氷の再結晶化を阻止し食品や細胞組織を守る画期的な保存技術ができると考えられる。不凍タンパク質（Antifreeze Protein, AFP）は生物の凍結死を回避する低温適応物質であり、我々はＡＦＰがこの技術に活用できると考えた。本研究では（１）ＡFPで水を微細氷結晶で埋め尽くした「準ガラス化状態」にすることで凍結濃縮現象が抑制されるかどうか？（２）AFPを使ってラット膵島細胞の内部を「準ガラス化状態」にしたときに、解凍後の生存率が向上するか？（３）特に昆虫AFPを用いたときに、マイナス温度下で保存後のラット膵島細胞の生存率が向上するか？について研究を進めた。（１）は、凍結を観察できる装置を作成し液体窒素とAFPの結果を比較した結果、どちらも水を微細氷結晶で埋め尽くされた状態に変化させて凍結濃縮を抑制することが明らかになった。安全性の高いAFPには技術的利点がある。（２）は、最も成績の良い担子菌由来AFPでも有意な生存率は得られなかった。しかし（３）の実験において、昆虫AFPを溶解した市販保存液を用いてマイナス５℃で細胞の過冷却保存を試みた結果、生存率が飛躍的に向上することが示された。即ち、通常の膵島細胞の生存率は48時間で0％になるが、TmAFPを使ってマイナス5℃で保存した同細胞の生存率は20日間保存後でも53％と驚異的に向上した。昆虫AFPによって過冷却水の中がナノ氷結晶で埋め尽くされた状態になること、特に細胞の内側と外側がそうした状態になったときに最も生存率が高まると結論づけられた。代表者はこれらの研究成果をオープンアクセス誌や学会で発表した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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