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生きた細胞の膜のナノ形状?流動性を 同時計測可能な光学顕微法を開発―膜物性の差ががん細胞悪性度の指標になることを発見―(大学院理工学研究科 川村隆三准教授 共同研究)

2025/1/14

• プレスリリース全文はこちらからご覧ください。

研究成果のポイント

• 従来まで困難であった、生きた細胞の膜のナノ形状や流動性を同時に計測可能な光学顕微法を開発。細胞膜の流動性が、細胞種ごとや、接着領域と非接着領域の間で顕著に異なることを発見。
• 特に、悪性度の高いがん細胞では、正常細胞の膜とは違った特徴があり、コレステロールや不飽和脂肪酸の合成阻害によりこの特徴が小さくなることを発見。
• 私たちの体を構成する細胞は、細胞膜と呼ばれる流動的な薄い膜で覆われており、細胞膜を介して他の細胞や外部環境と接着することで様々な生命現象が起こる。しかしこれまで、生細胞の膜の形状や流動性を正確に同時計測することは困難だった。
• 細胞の膜物性と接着との相関が明らかとなり、細胞膜が関わる様々な生命現象（がん転移、臓器形成など）のメカニズム解明に繋がると期待できる。

概要

大阪大学大学院工学研究科の吉川洋史教授、松﨑賢寿助教、埼玉大学の中林誠一郎名誉教授、菅沼雅美教授（研究当時）、川村隆三准教授、滋賀県立大学の小林成貴准教授（研究当時：埼玉大学?助教）らの研究グループは、生きた細胞の膜のナノ形状と流動性を同時可視化する光学顕微法を開発しました。これを用いることで、細胞の接着領域と非接着領域の膜流動性^※１が異なることを発見したとともに、この膜流動性の差ががん細胞悪性度の指標となりえることを見出しました。

これまで細胞膜の接着や物性の計測では、膜を複数の蛍光分子でラベル（色付け）することが一般的でした。しかし、蛍光分子が相互に影響することで計測が阻害されること、生きた細胞においては膜を複数の蛍光分子でラベルすることが難しいこと、また細胞膜に作用する引力の一部（例：静電引力）は蛍光分子でラベルすることが困難であるという課題がありました。
今回、研究グループは、光干渉計測と蛍光計測を組み合わせて使うことにより、生細胞の膜のナノ形状と流動性を同時計測可能であることを見出しました。これにより、細胞膜の接着?変形?流動性の相関が明らかとなり、細胞膜が関わる様々な生命現象（がん転移、臓器形成など）のメカニズム解明に貢献することが期待されます。
本研究成果は、米国科学アカデミー紀要「Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America」に、12月6日(金)(日本時間)に公開されました。

論文情報

用語説明

※1　 膜流動性
 細胞膜は、リン脂質が平面状に並んだナノメートルスケール厚みの膜を主成分として構成されています（図１左上）。細胞膜は、リン脂質が液晶のように膜の平面内を動き回ることで流動性を有し、この膜流動性がタンパク質の輸送などの重要な生命機能を担っています。膜流動性は脂質の分子構造（例：二重結合の数や位置等）や組成などに依存して変化することが知られており、膜流動性がどのように制御されているかを解明することは生命科学における重要課題です。

• 川村　隆三（カワムラ リュウゾウ）｜埼玉大学研究者総覧