新研究：医学と農業に役立つ細胞構造と機能の解明

Tokyo米国エネルギー省のブルックヘブン国立研究所の科学者たちは、細胞を傷つけずに詳細に観察する新しい方法を開発しました。この技法では、コンピュータ断層撮影（XCT）と蛍光顕微鏡（XRF）の2種類のX線技術を使用しています。

主なポイント:

• この技術は、細胞の詳細な構造と化学組成を捉えます。
• 細胞がどのように機能し、相互作用するかを理解するのに役立ちます。
• 医学や農業、その他の分野での応用が期待されています。

研究チームは、実験においてヒト胎児腎臓由来のHEK293細胞を使用しました。この細胞は培養しやすいものの、X線撮影が難しいという特性があります。そのため、試料の準備には複雑な手順を踏む必要がありました。

まず、細胞の構造を保存するためにホルムアルデヒドで処理します。その後、サンプルを液体エタンで急速に凍結します。次に、液体窒素に移動させます。最後に、細胞構造を維持しながら水分を除去するために凍結乾燥します。

画像技術:

• XCT: この技術は、セルの物理的構造を捉えます。X線を用いて試料の断面を表示します。
• XRF顕微鏡: この技術は、セル内の元素分布を明らかにします。高エネルギーX線を使用して材料を励起させ、X線蛍光を発生させます。これにより、セルの化学的組成を理解する助けになります。

ブルックヘブンの主任科学者であるシャオ・シャンフイは、2つの技術を組み合わせて使用する利点を説明しました。XCTは細胞の3D画像を提供し、これによりXRF測定を特定の領域に集中させることができます。この方法は時間を節約し、過剰なX線照射による細胞の損傷のリスクを低減します。

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新しい方法により、実用性が向上する可能性があります。ブルックヘブンの科学者であるヤン・ヤン氏によれば、これらは薬物送達に役立つといいます。細胞の一部をイメージングし、治療中に要素がどのように変化するかを追跡することで、科学者は薬が細胞内でどのように作用するかについてより多くの情報を得ることができます。

今後の応用：

• 人間の細胞やその内部の細胞小器官の研究。
• 病原性菌類や有益な細菌の調査。
• 病原体と宿主の相互作用の理解。
• 人体微生物叢の研究。
• 植物と菌類の共生関係の解明。

ブルックヘイブンの構造生物学者であるQun Liu氏によると、この技術はソルガムのような作物の研究に役立つと述べています。ソルガムはバイオエネルギーにとって重要であり、その有害な菌であるColletotrichum sublineolaとの相互作用を学ぶことで、作物を保護するためのより効果的な方法が見つかる可能性があります。

この新しいイメージング手法は、生物学的システムの理解を深めるのに役立ちます。これは、細胞を観察する新しい方法の向上につながり、理解を深めるための新しいツールを生み出します。この分野がさらに進化するにつれて、細胞の構造や機能について、より鮮明なイメージが見られることが期待されます。

この研究は、ブルックヘイブンの「研究および開発のためのラボ指導プログラム」とエネルギー省の科学局によって資金提供されました。