香川大学創造工学部・微細構造デバイス統合研究センター　寺尾京平

研究の背景

　一般的に生物学で行われる実験は溶液中で多数の細胞・分子集団をまとめて扱うものです。こうしたバルク実験では、結果が集団平均化されるため、細胞あるいは分子個々の情報を得ることができません。近年では細胞毎の差異が生物の発生やがん化などの重要な現象に関係することが明らかになってきており、細胞毎に解析するシングルセル解析が高い注目を集めています。また、生体分子に関しても、1個のDNA分子の遺伝情報を読み取り、解析を高速化する技術が実用化されるなど、1分子レベルでの解析技術がバイオ分野に大きな進歩をもたらそうとしています。このような背景の下、単一細胞・単一分子解析を行うために重要な様々な要素技術、例えば細胞周囲の微小環境を精密に調節する技術、臓器の特定領域の細胞を個別に回収する技術、極めて壊れやすい生体分子を非侵襲に物理的に扱う技術、の実現が求められています。

研究の成果

　細胞あるいは分子は液中に存在するナノメートルからマイクロメートルサイズの非常に微小な物体であり、扱うことが困難です。そこで、半導体製造に用いられる超微細加工技術を応用することで細胞や分子と同レベルのサイズの構造物を作製・操作し、様々な要素技術を開発しました。以下に、二つ例を挙げます。
　細胞に関しては、単一細胞への局所的な薬剤の投与と応答反応の解析を実現するマイクロ流体デバイスを開発しました。生体内は不均一な溶液環境であり、細胞外に刺激物となる薬剤が局在することで細胞は機能を発揮します。開発したデバイスはこの微小環境を生体外に再現するもので、インスリン産生細胞である膵β細胞の新たな応答反応を計測できることを示しました。この技術は、薬剤に対する細胞の応答反応の詳細な解明に繋がることが期待されます。
　生体分子については、これまで特に扱うことが困難であったミリメートル長サイズの長大な染色体DNA分子（ゲノムDNA）に着目し、溶液中で非侵襲に扱う光駆動式のマイクロツールを開発しました。従来は長大な染色体を断片化し、短いDNA断片を解析することに限られてきましたが、新たな操作手法により、DNA高次構造や、酵素との相互作用といった未解明事象の情報が得られることが期待されます。

研究の魅力

研究を始めたきっかけ

　小学生のときはロボットが好きでしたが、その後は、仕組みが謎だらけで面白いと思ったので生物に興味が移りました。機械と生物の違いはどこにあるのかという漠然とした疑問に魅かれていたように思います。大学に進学するときにこの疑問が頭の片隅にあり、生物学で生物を扱うより、あまのじゃく的な発想で機械側からの視点で考えたら面白そうと思い、工学部の機械系学科を選びました。そのころから、機械工学をベースに生物を対象にした研究を続けています。

趣味

　自然が生み出した美しい風景を見ることと、変人や天才の生み出した唯一無二な物事を体験することが好きです。どちらも「よくこんなことができたもんだ」と感じます。