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長岡技術科学大学の教員による講義

関心ワード
  • iPS細胞、
  • 物理学、
  • 再生医療、
  • アインシュタイン、
  • ブラウン運動、
  • 医療、
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  • 網膜、
  • 薬学

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。

この学問が向いているかも 生命物理学


工学部/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

先生がめざす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。

先生の学問へのきっかけ

 高校生のときは「生物」が暗記科目に思えて好きになれず、「物理」や「数学」が好きだったので、大学は物理学科に進学しました。
 しかしその後、「生命における物理現象」に興味をひかれ、タンパク質などのコロイド粒子の運動や、神経の電気やイオンの動態など、生物学と物理学の双方にまたがる分野で研究活動を行うようになりました。
 さらに、さまざまな細胞に分化することができる万能細胞にも関心を持ったことで、今は「iPS細胞」を工学的技術を駆使して制御し、物理学の理論を使って解析しています。

※夢ナビ講義はそれぞれの先生の見解にもとづく講義内容としてご理解ください。

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