iPS細胞を工学的技術で制御し、物理学の理論で解析する

iPS細胞の基本的な性質を解明する

iPS細胞とは、ヒトのあらゆる細胞になることができる「万能細胞」です。近年では、iPS細胞から作られた細胞シートを、網膜に移植する手術が行われるなど、再生医療や薬学での実用化が進められています。しかし、iPS細胞の基本的な性質は、まだ十分に解明されているわけではありません。iPS細胞が、どういう環境のもとで、どういう「ふるまい」をするのかを厳密に明らかにすることは、今後、医療や薬学の分野でiPS細胞が活躍するための不可欠の基礎研究と言えるでしょう。

人工的でシンプルな環境を作る

通常、再生医療などの分野では、iPS細胞をできるだけ自然に近い環境、つまりヒトの体の組成に近い環境の中で培養し分化させます。ヒトへの移植を展望するためには有効な方法です。しかし、一方で、あえて「人工的な環境」を作り、その中でiPS細胞がどのような変化を起こすのかを、厳密に細かく解析することも有効です。例えば、全成分を完璧に把握した培養液を独自に配合して、iPS細胞がどういう変化を起こすのかを解析するといった方法です。

物理学の基礎的な理論を応用する

また、iPS細胞が分化する仕組みを解明するために、物理学の理論を応用する方法もあります。例えば、細胞が増殖を経て原腸形成期に入ったとき、複数の細胞がバラバラに移動し、心臓になったり、肝臓になったりするのですが、このときの移動がランダムに起こっているのか、それとも何らかの目標を持った移動なのかを知ることは、iPS細胞の解明にとって、たいへん重要です。
もし、ランダムに移動しているのであれば、その運動は物理現象の1つであるブラウン運動の式である「アインシュタインの関係式」にあてはまります。つまり、あてはまらなければ、何らかの目標があることになります。iPS細胞の解明のためには、今後もさまざまなアプローチが求められているのです。

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先生情報 / 大学情報

長岡技術科学大学工学研究科技術科学イノベーション専攻准教授大沼清先生

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生命物理学

先生が目指すSDGs

メッセージ

暗記に苦手意識があった私は、高校時代は「生物」を敬遠し、大学は物理学科に進学しました。ですが、途中から生物が見せる物理現象に興味を持つようになり、現在ではiPS細胞を工学的技術で制御し、物理学の理論を応用して、その基本的な性質の解明を研究課題として取り組んでいます。
これは、生物学と物理学の複合的なジャンルといえます。高校生のときはいろいろな分野に興味を持って勉強し、複合的なジャンルの研究にもチャレンジしてほしいと思います。

先生への質問

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長岡技術科学大学は、大学院に重点を置き、実践的な技術の開発を主眼とした教育研究を行う工学系の大学として、新構想のもとに設置され、実践的・創造的な能力を備えた国際的に通用する指導的技術者・研究者の養成を行い、これらを通じて社会との連携を図ることを基本理念としています。
大学はまた、勉学の場であると同時に人間形成の場でもあります。美しい豊かな自然に恵まれた環境と、国内はもとより世界の各地から集う学生たちが豊かな人間性を養い、創造性とチャレンジ精神を求め、友情を育む潤いのある大学生活の場があります。