光濃縮を利用して低濃度の薬剤を細胞内に導入する技術を開発：医療技術ニュース

大阪公立大学は、光誘導加速を用いて、生物機能性分子を濃縮して狙った細胞内に導入する新技術の構築に成功した。有用分子を従来法の100～1000分の1の低濃度で、細胞内に導入できることを実証している。

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　大阪公立大学は2022年12月16日、光誘導加速を用いて、生物機能性分子を濃縮して狙った細胞内に導入する新技術の基礎構築に成功したと発表した。有用分子を従来法の100～1000分の1の低濃度で、細胞内に導入できることを実証している。

細胞内導入の光誘導加速の概念図［クリックで拡大］ 出所：大阪公立大学

　今回開発した技術は、大面積に光の力や光誘起対流を発生させ、生体分子間の衝突確率を高めることで、高効率に分子認識を引き起こす光誘導加速を応用したものだ。生体にほとんど吸収されず、ダメージを与えない波長1064nmの赤外レーザーを10倍対物レンズで100秒間集積し、発生した光誘起対流を駆使して、基板上の細胞から100μmほど離れた位置にある目的の細胞内に有用分子を濃縮導入する。

　低分子のミトコンドリア染色試薬「MitoTracker」を用いた実験では、従来の1000分の1の濃度である500pmol/Lでも細胞内のミトコンドリアを選択的に染色できることを確認した。

MitoTrackerによる細胞内導入の光誘導加速の実験結果。（a）はMitoTrackerの濃度5nmol/L、（b）は500pmol/L 出所：大阪公立大学

　また、抗がん活性ペプチド「R8-PAD」を用いた実験では、従来法の100分の1の濃度となる50nmol/Lという低濃度でR8-PADをがん細胞内に導入し、狙った細胞群のアポトーシスを誘導し、がん細胞を破壊することに成功した。

R8-PADの細胞内導入の光誘導加速の実験結果。（a）50nMレーザー照射あり、（b）50nMレーザー照射なし、（c）5μMレーザー照射なし［クリックで拡大］ 出所：大阪公立大学

　これまで生物機能性分子が細胞膜を通過して効果的に細胞内に到達するには、数μmol/Lから数十μmol/L程度の濃度が必要だった。今回開発した技術は、副作用低減のための知見獲得や、細胞試験における薬剤量削減による開発コスト低減へつながることが期待される。

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