生産と技術

第60巻第４号（2008）

光技術による細胞機能制御
若櫛 引 俊 宏＊者

Regulation of Cells Function with Light Technology
Key Words : laser, cells function, photodynamic therapy

１．はじめに射による細胞機能制御が可能かどうか」という研究

2005 年４月に大阪大学大学院工学研究科の粟津を始めた。本稿で述べる研究内容について、当時も邦男教授の研究室にポスドクとして採用していただ

現在も、雲を掴むような研究テーマ実施に対して寛いたことが現在の研究の始まりであった。大阪薬科

大なお許しをいただいている粟津教授のお力添えの大学の掛見正郎教授、岩永一範講師から薬剤学研究賜物であることは最初に御礼申し上げたい。の基礎を、京都大学再生医科学研究所の田畑泰彦教
授から生体材料学に関する応用研究の進め方や考え

２．レーザーによる細胞機能制御方をご教授いただき博士（工学）の学位をいただい

もちろん、最初は何から手を付けていいのかは全た。レーザー医学がご専門の粟津教授の研究室で一くわからなかった。どんな細胞を使うのか、どんな体私に何ができるのであろう？ というのが当初の細胞機能変化をみるのかという生物学的側面からの率直な心配であった。レーザーと言えば動的光散乱因子だけではなく、波長、エネルギーやパルス幅ななどの既存測定装置に組み込まれているものしか利

ど、どのレーザーを使えばいいのかもわからなかっ用したことがなかったため、初めて粟津研究室で反た。文献調査により He-Ne レーザー照射が細胞内射鏡などに囲まれているレーザー装置を見たとき、ATP 濃度に変化を及ぼすと報告されていたため、「どんなことができるのか」と頭が熱くなったこと

まずは正常ヒト皮膚線維芽細胞と血管内皮細胞で構を覚えている。今では laser-tissue interaction や low

成された新生血管腔形成能に He-Ne レーザー照射level laser therapy という言葉があることを学んだが与える影響を調べた。他にマクロファージの遊走が、当時はそんな言葉の存在を知らず、「私にでき能亢進作用や細胞増殖促進など、研究室にあるレーることは細胞培養や動物実験ぐらい、片っ端からレザーと出来る限り多くの細胞種を用いて力ずくで実ーザーを生体材料に照射する」という突拍子もない験を行っていた。赴任してから半年以上がたち、実ことだった。もう少し真面目に言うと「レーザー照験量と使用する研究費ばかりが膨らんでいくだけで、実験結果は惨憺たるものだった。ほとんどの実験においてレーザー照射の影響は全く見られなかったの＊Toshihiro KUSHIBIKI

1975年9月生
京都大学大学院工学研究科卒業（2005年）
現在、大阪大学大学院工学研究科グローバル若手研究者フロンティア研究拠点
特任講師 科学技術振興機構さきがけ「光の創成・操作と展開」研究者（兼任）
Harvard Medical School 客員准教授
Massachusetts General Hospital 客員研究員 博士（工学） 平成18年度日本レーザー医学会総会賞、第31回レーザー学会奨励賞、平成20年度科学技術分野の文部科学大臣表彰 若手化学者賞 光生物学、レーザー医学、薬物送達学
TEL：06-6878-6330
FAX：06-6878-6330E-mail：kushibiki@see.eng.osaka-u.ac.jp

である（いま思えば、この「変わらない」ことも重要なのであるが）。
当時、粟津研究室に勤務していた技術補助員さんが私の研究を手伝ってくれていた。ある日の朝いつもどおり培養室に入ると、顕微鏡をのぞいている彼女が「何か白い塊が見えます。」と言った。使っていた細胞がマウス骨髄由来の骨芽細胞前駆細胞だったため、定石通りにリン酸カルシウムやオステオカルシンの染色・定量を行った。その結果、波長405 nm のレーザーを照射した細胞は、通常の分化培地中での培養では見ることができないぐらい高効− 35 −

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率に骨芽細胞への分化が亢進しており、白い沈殿物

胞からのインスリン分泌量制御、肥満細胞からのヒはリン酸カルシウムそのものであった。本稿では詳

スタミン遊離制御や単球から分化させた LDL 貪食

細は省略するが、そのメカニズムとして細胞内の光マクロファージのサイトカイン分泌制御など、レー受容タンパク質の存在も提唱している。その後、研ザー・光の照射により変化する細胞機能とそのメカ究は大きく展開し、軟骨細胞への分化促進や膵β細ニズムについて多くの研究を行っている（図）。

３．光線力学治療法（Photodynamic Therapy; PDT）などの種々の増殖因子やサイトカイン分泌が亢進し日本光線力学学会の HP によれば、「 PDT とは、ていることも明らかにしている。

がんに集積性を示す光感受性物質とレーザー光照射による光化学反応を利用した局所的治療法である。
」

４．今後の研究とある（http://square.umin.ac.jp/jpa/）。人口構造

これらの研究をさらに発展させるべく、2008 年10の高齢化に伴い、低侵襲かつ効果的ながん治療方法

月より Wellman Center for Photomedicine（Massac-として、進行がんに対しても適応拡大されつつあり、

husetts General Hospital、Harvard Medical School）

新たながん治療戦略の礎になるものである。これまの Professor Tayyaba Hasan の研究室において研究での私の研究でも、がんを標的とした PDT の研究できる機会を得た。2005 年に大阪大学に赴任したを行っている。がん幹細胞など特殊な環境下におか際の、あの頭が熱くなるような感覚をもう一度経験れている細胞から分化した形質の異なるがん細胞のしたい。さらにこれまで培ってきた薬学や高分子化PDT 感受性の違いについても報告している。さらに、学の知識と技術を生かし、上述のレーザー技術（もPDT 後の免疫応答についても研究し、樹状細胞をっと広義に光技術）を組み合わせた研究を行い、光中心とした新しいがん免疫療法 光ワクチン の提医学、光生物学の研究者としての一端を担えるよう案を試みている。また、PDT もレーザーによる細な研究を行っていく所存である。

胞機能制御の一つであるという考えのもと、細胞が科学技術振興機構さきがけ「光の創成・操作と展致死しない薬物量またはレーザー照射条件による細開」研究領域の研究総括である伊藤弘昌先生にはい胞機能制御の可能性についても研究している。上述

つも種々のアドバイスをいただいており、「科学にの前駆細胞を用いた研究と同様、少量の光感受性薬基づく研究は、未来の扉を自分で開けるものであり、物量で骨芽細胞前駆細胞に PDT を行った場合、細科学者は未来を創造できる特権を持つ」（レーザー胞外のカルシウム沈着量が増加していることがわか研究 36 巻６号 379 頁）と述べられている。私が行った。さらに骨芽細胞分化に重要な血管内皮細胞増っている研究は結果が出ないもの、または結果が出殖因子（Vascular Endothelial Growth Factor; VEGF）ても理由がわからないものが非常に多い。しかし、− 36 −

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だから、科学に基づいた未来の扉に向けて研究でき出した研究結果は出ていなくても、「あることが可ると信じている。伊藤先生の論文中にアーサー・C・能かどうか否かの限界を知る唯一の方法は、不可能クラーク（「2001年宇宙の旅」の著者）の有名な法であるとされることまでやってみることである」（ク則が引用されている。「年配の一流な科学者が可能ラーク）ことを続けるために。

であると言ったとき、それはほぼ間違いなく正しい最後になってしまったが、私の研究は私一人で行が、不可能であると言った場合、その主張はまず間えるものではなく、「不可能かどうか 50 回やってみ違っている」。伊藤先生とクラークの言葉を少しでろ」という理不尽な要求に日々応えてくれている粟も理解できるまで、もうしばらくの間、未踏分野で津研究室の学生諸氏や技術補助員さんが個別に独立闇雲に研究を行うことのできる「若者」でいることしたテーマと責任をもって行ってくれていることにをお許し願いたい。10年後に今を振り返った時に突この場を借りて感謝したい。

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