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NetScience Interview Mail 2003/05/22 Vol.232 |
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◆Person of This Week： |
【大和雅之（やまと・まさゆき）東京女子医科大学・先端生命医科学研究所】
研究：組織工学・ナノティッシュエンジニアリング
著書：図解ナノテクノロジ−のすべて, 工業調査会(2001),
化学フロンティア(3),化学同人 (2001),
現代医学の基礎第14巻移植と人工臓器, 岩波書店, (2000)
日経サイエンス２００３年６月号ほか
○東京女子医科大学・先端生命医科学研究所の大和雅之さんのお話です。最近話題となっている、組織医工学（ティッシュ・エンジニアリング）や再生医学といった話題に関する先端をご紹介頂きます。なお、「日経サイエンス」の２００３年６月号に、大和先生たちの研究が紹介されていますので、合わせてご覧頂けると分かりやすいかもしれません。（編集部）
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[07 : 細胞シート] |
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■６年前っていうのは僕がここに来たときなんですけど、岡野光夫先生という私が所属している先端生命医科学研究所の所長が10年以上前に、温度応答性培養皿を世界で初めて開発しました。論文が13年前、1990年に出ているんですけど。彼はもともと高分子化学をバイオメディカルの領域に積極的に応用する、たとえば「ドラッグ・デリバリーシステム」（薬物送達）とか抗血栓性材料とかの研究をしていたんです。昔の薬物送達はただ届けるだけとか、それからこう勝手にゆっくり出てくる（除放する）とかね。今の薬はほとんどみんな除放性になっていますけど、ああいうのだったんですけど、彼は必要なときに薬物を放出できるようなシステムが次に来るだろうって考えていろいろな研究をやるわけです。
○いろんなもの？
■うん、たとえば血糖値が高い時だけインシュリンが除放されるとか。その中の一つで、例えば炎症部位だけで薬が放出されて、正常部位では放出しないというのを考えるわけです。炎症部位って温度が高いんですよね。だから温度に応答して物質の放出をコントロールできるようなものがあったらいいなと思うときに、温度に応じてというのが−−、まあ、口で言うのは簡単だけどなかなか実現するのは難しいじゃない。
○ええ。
■だけどある特殊なポリマー（高分子）があって温度に応答して分子の性質が変わるんです。代表的なのはこのポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）っていうポリマーです。分子内に疎水性ドメインと親水性ドメインが同時に入っているようなポリマーは一般に多かれ少なかれこういう挙動を示します。で、このポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）が非常にバイオメディカルな応用に適しているのは、その性質を変化させる温度が32度Ｃなんですね。ほかのはもっと高かったり低かったりする。たとえば50度で相転移を起こされても困るじゃないですか。低くても使い道がないでしょう。でも、このポリマーは32度のところに相転移があるので、まあ、ちょうどいいわけね。
○ふむふむ。
■さらに細かい温度調節は、コポリマーっていうんですけど、別の分子を共重合させることによってコントロールできるので、基本的に好きな温度に設定することが出来マッス。この分子は32度より高いところでは疎水性を示して、低いところでは親水性を示すわけです。このポリマーをドラッグデリバリーとかクロマトグラフィーとか、いろんなものに応用していたわけですが、10数年前にこのポリマーを培養皿の上にくっつけることに成功するわけです。で、この温度応答性培養皿を使って組織工学・再生医療をやりましょうというのが、僕らが今やってる仕事なんです。
○はい。
■で、培養皿の表面に電子線照射という特殊な方法でくっつけます。電子線を当てると表面からラジカルが発生するので、そこで重合が起きて表面に共有結合的に固定化できます。よく誤解されますが、共有結合で固定化されるっていうことは決して固定化した分子が外れてこないっていうことですね。普通の状態では外れてきません、絶対に。
○ふーん。
■というわけで、こういうのができました。これがＡＦＭ（原子間力顕微鏡）で表面を観察したところで、左側が固定化する前のポリスチレン製の一般に市販されている培養皿です。買ってきたばかりでもこれぐらい傷付いているんですね。これぐらい傷付いていると言っても、ＡＦＭで見てるので、３ミクロン×３ミクロンの視野で一番高いところで数十ナノメートルぐらいのデコボコを見ています。だから、逆に言ったらほとんど真っ平らだと言っていいんですけど。その上に温度応答性高分子を共有結合的に固定化すると、ちょっと右側の方が粒々っぽく見えるでしょう。わかります？
○なんかちょっと荒っぽいですよね、表面が。
■そうそうそう。この、なんか毛羽立って見えますよね。この毛羽立って見えてるのがくっつけたポリマーなんですね。
○培養皿の表面のデコボコに比べると、ずいぶん細かいですね。
■このデコボコの厚みはいろいろな計測から20ナノとか30ナノメートルであることがわかっています。そういう条件で固定化しています。
これを滅菌して細胞を播いてみます。左側は市販の培養皿。で、右側が僕らがつくったやつですけど、最初にまくと細胞って丸いんですけど、時間がたつにつれてペタッとくっつくわけですね。くっついたら広がるんです。こういうのを「伸展する」と言うんですけど、伸展していきます。
それから増殖を始めて最後に培養皿の表面が全部覆われちゃうんですね。まあ、特に差はないですね。これで温度を下げます。今、37度Ｃで６時間で、丸いのがくっついて伸展したあとに温度を下げます。そうすると、コントロール（対照実験）の方は全然、細胞が剥がれてこないんだけど、僕らがつくったやつは剥がれてくるわけですね。
○なるほど。
■漫画で描くと、普通は上のやつで、ポリスチレンの上に細胞がくっついているわけですけど、あの緑の粒々はファイブロネクチンとかビトロネクチンとかいう名前が付いている細胞接着タンパク質と呼ばれるものです。糊みたいなタンパク質。その糊がまず表面に吸着して、吸着したあとに細胞が、緑の、ここなんかＹ字形のやつはリセプターなんですけど、そのリセプターを介してくっついているわけ。剥がしたいときは、トリプシンというタンパク分解酵素をかけてあげるとそういう分子が分解して剥がれてくるんですね。
だけど、この赤いのは細胞膜表面に発現してるイオンチャンネルとか細胞増殖因子の受容体なんですけど、こういうのもタンパク質なのでトリプシンでやられちゃうんですね。つまり結構、細胞にダメージがあるわけですよ、ないないといわれながらも。例えば肝臓の細胞とか神経の細胞なんかは、もう非可逆的なダメージを与えられちゃって、１回トリプシン処理すると、もう全然元気なくなっちゃうんですね。死んじゃうんです。
○細胞もはがれてくるけど、つんつるてんになっちゃうわけですね。
■そうです。ところが我々の方法では、下の網目みたいなやつがポリマーね。で、網目の上にタンパク質が、フィブロネクチンとかが吸着してその上にくっついているんですね。温度を下げると網目とフィブロネクチンの間のインタラクションがなくなるわけ、水和するから。それで剥がれてくるんですね。
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[08 : 髪の毛の太さで球場を覆うような仕事] |
■一応、いろいろ研究すると、あの網目の厚みが20ナノメートルぐらいのときにこういうことができるんですね。あんまり厚すぎると細胞がくっつかなくなっちゃうんです、ポリマーの厚みが厚すぎると。
○ほう、それはどうしてですか？
■完全にはわかっていません。一つには分子の運動性が高過ぎると細胞が安定化しないということが知られているので、そのせいだと思います。
○ああ、下の高分子枠そのものがですか。
■はい。ポリスチレンっていうのはすごい硬いポリマーでしょう。このポリマーだと軟らかくて、厚くなるとグニャグニャしてるというふうに考えているんですけど。
○はい。まあ、構造的にもそうだろうなと思いますけど。
■それは、逆に、さっき言ったこういうようなデータを一生懸命採ったりして見たりしているんですけど。まあ、いろんな考え方があるかと思うんですけど、とにかく現象的に見て、定性的に、厚くすると細胞は付かなくなっちゃうんですね。今度は薄くすると剥がれてこなくなっちゃうわけ。
○ん？
■たぶん相転移にともなう分子運動のダイナミクスが小さいからだと思うんですね。結局、37度のときに細胞をくっつけるタンパク質を吸着してる状態から温度を下げて、水和させて、そのタンパク質を引き剥がすような力を出すためには、ある程度の量がないとだめだっていうことで、まあ、これぐらいの量じゃないとうまくいかないんですよ。
○ふーむ。
■で、最近ナノテク、ナノテクって流行ってるんで、僕らもナノテクだって自慢してるんですよ。今、20ナノとか30ナノメートルの厚みで培養皿が35ミリとか60ミリなのね。これぐらいの大きさなんですよ、普通の培養皿っていうのは。この培養皿に20ナノとか30ナノの高分子層をきれいにグラフトしてますよね、さっきのやつね。
もしも培養皿を、これドジャーズ球場ですけど、野球場のサイズまでビューンッと拡大するじゃない、ドラえもんの何とかライトで。そのときにどれくらい厚くなるかと考えると、これ、結構、頭のいい人でも「芝生ぐらいですか」とか言うわけ。こういううれしい答えをする学生には「君はいい学生だ！」とかって誉めますが、実際は大はずれです。
○直感で芝生くらいかなと。特に前の写真を見ちゃうとそう思いますよね。芝生っぽいから（笑）。
■そうそう、多少誘導尋問的なんだけど。正解は計算するとすぐわかるんですけど、100ミクロンなんですね。まあ、球場を100メートルと考えてね。100ミクロンっていうのは髪の毛の太さですね。だから髪の毛の太さでもって、球場全部を均一に被覆する、ビョーって髪の毛を１本ずつ横に並べていくような仕事をしてるというように考えていただけると、かなり凄いナノテクかなと。
○次号へ続く…。
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[◆Information Board：イベント、URL、etc.] |
◇『子どもの脳死・移植』（杉本 健郎／クリエイツかもがわ）
http://www.bk1.co.jp/cgi-bin/srch/srch_detail.cgi?aid=p-moriyama0044&bibid=02322835
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/487699756X/sfsciencebook-22/
◇『地震予知と社会』（神沼克伊ほか／古今書院）
http://www.bk1.co.jp/cgi-bin/srch/srch_detail.cgi?aid=p-moriyama0044&bibid=02322870
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4772240462/sfsciencebook-22/
◇『生命と遺伝子 宇宙船地球劇場の生命の物語』（山岸 秀夫／裳華房）
http://www.bk1.co.jp/cgi-bin/srch/srch_detail.cgi?aid=p-moriyama0044&bibid=02322898
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4785352027/sfsciencebook-22/
◇『シュレーディンガーのジレンマと夢 確立過程と波動力学』（長沢 正雄／森北出版）
http://www.bk1.co.jp/cgi-bin/srch/srch_detail.cgi?aid=p-moriyama0044&bibid=02322900
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4627153414/sfsciencebook-22/
◇『トゲウオの自然史 多様性の謎とその保全』（後藤晃 編著／北海道大学図書刊行）
http://www.bk1.co.jp/cgi-bin/srch/srch_detail.cgi?aid=p-moriyama0044&bibid=02322969
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4832980416/sfsciencebook-22/
◇『ライト兄弟 大空への夢を実現した兄弟の物語』（富塚清 著、山崎明夫 編／三樹書房）
http://www.bk1.co.jp/cgi-bin/srch/srch_detail.cgi?aid=p-moriyama0044&bibid=02321209
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4895223221/sfsciencebook-22/
◇『マリファナの科学』（レスリー・Ｌ．アイヴァーセン／築地書館）
http://www.bk1.co.jp/cgi-bin/srch/srch_detail.cgi?aid=p-moriyama0044&bibid=02323899
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4806712663/sfsciencebook-22/
◇『脳とコンピュータはどう違うか 究極のコンピュータは意識をもつか』（茂木健一郎・田谷文彦／講談社ブルーバックス）
http://www.bk1.co.jp/cgi-bin/srch/srch_detail.cgi?aid=p-moriyama0044&bibid=02323918
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4062574128/sfsciencebook-22/
◇『ハンテッド 足跡鑑定のプロフェッショナルトム・ブラウンの事件ファイル』（トム・ブラウン・ジュニア／徳間書店）
http://www.bk1.co.jp/cgi-bin/srch/srch_detail.cgi?aid=p-moriyama0044&bibid=02323614
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/419861685X/sfsciencebook-22/
◇『脳と栄養 行動の分子基盤を求めて』（日本栄養・食糧学会監修／建帛社）
http://www.bk1.co.jp/cgi-bin/srch/srch_detail.cgi?aid=p-moriyama0044&bibid=02323644
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4767961017/sfsciencebook-22/
◇『方向オンチの謎がわかる本 人はなぜ地図を回すのか？』（村越 真／集英社）
http://www.bk1.co.jp/cgi-bin/srch/srch_detail.cgi?aid=p-moriyama0044&bibid=02316794
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4087812286/sfsciencebook-22/
◇『デーモンズ・アイ』（リチャード・プレストン／小学館）
http://www.bk1.co.jp/cgi-bin/srch/srch_detail.cgi?aid=p-moriyama0044&bibid=02322787
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4093564817/sfsciencebook-22/
◇『事故は語る １９９８−２００３ 巨大化するトラブルの裏側』（Ｄ＆Ｍ日経メカニカル／日経ＢＰ社）
http://www.bk1.co.jp/cgi-bin/srch/srch_detail.cgi?aid=p-moriyama0044&bibid=02316568
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4822205932/sfsciencebook-22/
◇『生物学！ 新しい科学革命』（ジョン・クレスほか／築地書館）
http://www.bk1.co.jp/cgi-bin/srch/srch_detail.cgi?aid=p-moriyama0044&bibid=02323669
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4806712647/sfsciencebook-22/
◇『新しい発生生物学 生命の神秘が集約された「発生」の驚異』（木下 圭、浅島 誠／講談社ブルーバックス）
http://www.bk1.co.jp/cgi-bin/srch/srch_detail.cgi?aid=p-moriyama0044&bibid=02323720
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4062574101/sfsciencebook-22/
◇『里のサルとつきあうには 野生動物の被害管理』（室山 泰之／京都大学学術出版会（生態学ライブラリー））
http://www.bk1.co.jp/cgi-bin/srch/srch_detail.cgi?aid=p-moriyama0044&bibid=02321514
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4876983216/sfsciencebook-22/
◇『脳科学からみた機能の発達』（平山 諭ほか／ミネルヴァ書房）
http://www.bk1.co.jp/cgi-bin/srch/srch_detail.cgi?aid=p-moriyama0044&bibid=02321500
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4623037991/sfsciencebook-22/
◇『ＳＥのフシギな生態 失敗談から学ぶ成功のための３０ヶ条』（きたみ りゅうじ／技術評論社）
http://www.bk1.co.jp/cgi-bin/srch/srch_detail.cgi?aid=p-moriyama0044&bibid=02319588
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/477411720X/sfsciencebook-22/
◇裳華房 自然科学系の雑誌一覧−最新号の特集等タイトルとリンク−
http://www.shokabo.co.jp/magazine/
■イベント：
◇裳華房 2003年 学会主催一般講演会・公開シンポジウムなど
http://www.shokabo.co.jp/keyword/2003_openlecture.html
◇裳華房 研究所等の一般公開
http://www.shokabo.co.jp/keyword/2003_openday.html
■ U R L ：
◇朝日 乳児の神経芽腫検査、中止も含め見直し検討 厚労省
http://www.asahi.com/health/medical/TKY200305190301.html
◇朝日 学生証、ＩＣカード化進む 出欠管理で「五月病察知」も
http://www.asahi.com/national/update/0518/017.html
◇朝日 女性科学者を顕彰する猿橋賞に東京薬科大学生命科学部の深見希代子教授
http://www.asahi.com/science/update/0514/002.html
◇朝日 関東大停電の危機
http://www.asahi.com/housing/zasshi/TKY200305140152.html
◇毎日 課題多いレセプトの電子化 被保険者の立場が見えず
http://www.mainichi.co.jp/digital/coverstory/archive/200305/19/1.html
◇毎日 カルテ開示、法制化を−−野党の国会議員４人、厚労相に申し入れ
http://www.mainichi.co.jp/news/article/200305/16m/046.html
◇毎日 太陽熱で緑化 海水から淡水精製−−三菱重工、サウジへ発電装置
http://www.mainichi.co.jp/news/article/200305/14m/076.html
◇毎日 ママの携帯に到着時刻、園バス待ち短く 札幌のソフト会社テクノライズ
http://www.mainichi.co.jp/digital/mobile/archive/200305/15/2.html
◇毎日 プライバシーも保護する無線位置情報サービス
http://www.mainichi.co.jp/digital/solution/archive/200305/15/2.html
◇毎日 IT戦略本部、重点7分野で数値目標
http://www.mainichi.co.jp/digital/solution/archive/200305/15/1.html
◇毎日 Palmの生みの親が語る“脱PDA”の道
http://www.zdnet.co.jp/news/0305/15/ne00_handheld.html
◇毎日 ノキアとマスターカード、共同で携帯電話支払い実証実験
http://www.mainichi.co.jp/digital/mobile/archive/200305/14/6.html
◇読売ウィークリー がん粒子線治療288万円 「命」を買う時代
http://www.yomiuri.co.jp/atmoney/yw/yw03052501.htm
◇東京新聞 燃料電池発電 米ダウ社、３万５千キロワット計画
http://www.tokyo-np.co.jp/00/sci/20030513/ftu_____sci_____003.shtml
◇東京新聞 カオスとフラクタルを研究 日本国際賞受賞者に聞く
http://www.tokyo-np.co.jp/00/sci/20030513/ftu_____sci_____001.shtml
◇ZAKZAK 重症患者の遺伝子治療を承認−札幌医大 来年初めにも治療を開始へ
http://www.zakzak.co.jp/top/top0519_3_10.html
◇ZAKZAK ノーベル賞候補社員、わが社にもいます！ アンケートで１０社が名乗り
http://www.zakzak.co.jp/top/t-2003_05/3t2003051907.html
◇スポニチ 万引防止へ書籍に「ＩＣタグ」
http://www.sponichi.co.jp/society/kiji/2003/05/13/02.html
◇CNN 「セグウェイ」のレンタル、人気上々 米ワシントン州
http://www.cnn.co.jp/business/CNN200305180015.html
◇CNN 「蛇舌手術」流行の兆しに規制法案も 米国
http://www.cnn.co.jp/science/CNN200305180018.html
◇ZDNet 次世代ゲーム機、5年サイクルは有効か
http://www.zdnet.co.jp/news/0305/19/ne00_crystalball.html
◇ZDNet “銀塩”を凌駕するデジカメも――NuCORE、新画像処理チップ
http://www.zdnet.co.jp/news/0305/14/nj00_nucore.html
◇ZDNet ぴあ、iモードの赤外線を利用した電子チケットサービス
http://www.zdnet.co.jp/mobile/0305/14/n_pia.html
◇ZDNet “光”が暴く仮想マシンの脆弱性
http://www.zdnet.co.jp/news/0305/15/ne00_attack.html
◇ZDNet ソニー、携帯ゲーム機に参入。キーワードは“21世紀のウォークマン”
http://www.zdnet.co.jp/news/0305/14/nj00_e3_psp.html
◇BizTech 東京ガスが都内初の水素ステーションを竣工
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/leaf/CID/onair/biztech/eco/246721
◇BizTech PS2対応の電子決済サービスが6月にスタート
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/j/elec/246942
◇NE ONline 「世界初目指したいが…」、KDDIのカラー有機ELパネル搭載ケータイ
http://ne.nikkeibp.co.jp/FPD/2003/05/1000018436.html
◇BizTech 筑波大、ニワトリ体細胞と生殖細胞の融合条件を見出す、生殖キメラ作製へ
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/leaf/CID/onair/biztech/medi/246902
◇ASCII24 コナミとNEC、携帯電話で超小型ハイテク玩具『MICROiR』シリーズを操縦可能に
http://ascii24.com/news/i/serv/article/2003/05/15/643607-000.html
◇HotWIRED パリの街を1つの巨大な「ホットスポット」に
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20030519106.html
◇HotWIRED MSの『パレイディアム』はユーザーの敵か味方か？
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20030519108.html
◇HotWIRED 関心集まる「人間の視覚を再現した形状認識システム」
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20030516301.html
◇HotWIRED 対象物を立体認識し、産業用ロボットを正確に制御するシステム
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20030516302.html
◇HotWIRED ナノテク、「空想」から現実のビジネスに
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20030516303.html
◇HotWIRED 地球の中心に探査機を送る奇抜なアイディア
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20030516306.html
◇HotWIRED 拒食症にも遺伝的要因
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20030516307.html
◇HotWIRED MSNの「インターネット・トイレ」はウソか本当か
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20030515202.html
◇HotWIRED ミンスキー氏、最近の人工知能研究を批判
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20030515303.html
◇Internet Watch CRLが最先端の研究テーマを紹介する展示室を開設 生後6カ月の“赤ちゃんロボット”とも対話可能
http://internet.watch.impress.co.jp/www/article/2003/0514/crl.htm
◇japan.internet.com P2P で何が変わるのか：分散検索
http://japan.internet.com/webtech/20030514/6.html
◇産総研 世界最大級（30cm×10cm）の超電導膜を作製
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2003/pr20030508/pr20030508.html
◇産総研 シリコンナノブロックの立体的秩序の構築に道を拓く
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2003/pr20030514/pr20030514.html
◇JAMSTEC 地球環境に関心のある方 -研究推進スタッフの募集-
http://www.jamstec.go.jp/forsgc/jp/recruit/2003/
◇科学技術者のための総合リソースガイド・NetScience
http://www.netscience.ne.jp/
＊ここは、科学に関連するイベントの一行告知、URL紹介など、
皆様からお寄せいただいた情報を掲示する欄です。情報をお待ちしております。
基本的には一行告知ですが、情報が少ないときにはこういう形で掲示していきます。
なおこの欄は無料です。
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発行人：株式会社サイネックス ネットサイエンス事業部【科学技術ソフトウェアデータベース・ネットサイエンス】 編集人：森山和道【フリーライター】 |
interview@netscience.ne.jp moriyama@moriyama.com |
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