上接本站报道：用光检测癌细胞分泌的纳米微粒，将作为癌症诊断和治疗的高效检测手法（上）
成功摧毁目标癌细胞
无副作用且成本低是优点
饭田教授等研究人员阐明了“光浓缩”的原理，目前正在推进“光诱导加速系统（Lightinduced Acceleration System；LAC-SYS）”的研究，实现远程、非破坏测量和控制蛋白质、DNA、微生物、细胞等极微量生物样本。LAC-SYS项目于2016年6月被合并前的大阪府立大学确立为“大阪府立大学重点项目”，并于2017年5月成立了LAC-SYS研究所。该研究所正在推进LAC-SYS研发，解决食品检查、临床检查、医药开发、环境技术和能源转换等21世纪的多种社会问题。
作为此项技术的实用化举措之一，LAC-SYS研究所与爱知县癌症中心的田口步主任共同研究了只需激光照射就能便捷地检测出微量生物标志物的光浓缩检查技术。从2021年开始，以饭田教授为研究代表的“微创高通量光浓缩系统的开发”被采纳为未来社会创造项目“共同基础”领域的正式课题，并与床波先生、中濑先生、田口先生一起开始了研究。其成果之一就是本文开篇介绍的高效检测癌细胞中纳米微粒的技术。
饭田教授等还利用光浓缩技术成功摧毁了目标癌细胞。为消灭癌细胞，需要提高诱发细胞死亡的“细胞凋亡”分子导入细胞内的效率。为了高效地将这种分子导入细胞内，就需要高浓度分子。饭田教授等人选择性地将低浓度线粒体检测试剂导入到细胞器，并证明了这种方法即使浓度低至既往方法的100～1000分之一，也能通过产生光激发对流将分子输送并浓缩到细胞表面，从而高效地导入细胞内。
研究团队还将只有既往方法百分之一的低浓度抗癌活性肽（R8-PAD）浓缩导入到癌细胞中，成功诱发了目标细胞群的凋亡。此次开发的方法只需要将必要量的生物功能分子导入到目标细胞中，即使是极低的浓度，也能表达其功能，因此在药物发现过程中，有望获得包括更高效且低成本地评估药物对细胞效果以及减少副作用等相关新见解。
主导研究的中濑教授表示，在治疗方面期待药效的同时，考虑到副作用不希望过量用药。因为光是无毒的，光浓缩原理可以实现这一点。中濑先生表达了对该技术应用的期待:“采用光浓缩技术可以将药物微量地运送到目标细胞中，具有很明显的低成本优势。虽然在实用化方面还有很多课题需要克服，但如果能够实现的话，将会产生巨大的影响”。
实用化目标广泛
检查、诊断和健康管理都变得轻松
图3使用光浓缩技术的小型医疗和健康器件的未来前景
未来，研究人员设想能开发出一种根据细胞等活体样本的特征而设计的低成本且便捷的系统。饭田教授展望道:“我们的目标是未来通过将该系统与智能手机等链接的物联网（IoT）技术相结合，实现轻松的检查、诊断以及针对症状早期的健康管理。”（图3）。此外，饭田教授等还希望将其应用于以下领域：制药过程中的异物检查和药效评估的效率化；在食品行业对出货前的食品以及零售店、餐饮店等的现场检查；在环境领域，对水和大气等的环境测量和监测等广泛领域。
为了将该技术实际应用到更广泛的领域，床波副教授等成功主导开发出了可在几分钟内低损伤且高密度地集成数万个活菌的光浓缩用生物芯片。这一系列成果的取得得益于物理、化学、生物学、医学等不同领域专家的共同努力。超越学科界限、跨领域融合是成功的关键。饭田教授回顾道：“与化学专业的床波老师进行的联合实验证明了物理学专业的我建立的光浓缩的基础理论。而将药物浓缩导入细胞内的研究，正因为有药学专业的中濑老师的协助，研究才得以实现”。
床波副教授表示，与来自不同领域的专家开展研究也碰到过问题。因为物理和化学从专业术语到思考、研究的推进方式等都完全不同。“因此，一开始为了加深理解，我们进行了反复讨论。饭田老师在白板上写满了物理公式来做说明，但我完全不能理解，我们大概花了两年时间才真正明白对方在说什么。”
中濑教授主要研究向细胞内侧运送药物的过程。之所以参加此次研究，是因为考虑到如果将光浓缩技术和膜透过性肽的研究中所获得的知识结合起来，或许可以成为难以穿过细胞膜的蛋白质和药物通透的引爆剂。“估计在药学领域使用光浓缩进行研究的大概只有我们吧。通过这样与不同领域合作开展研究，会在意想不到的地方取得突破，因此我对未来充满期待”。
研究团队的最终目标之一是实现可在医院使用的多重检查器件。研究团队还在开发融入了最新研究成果的光浓缩单元样机，以实现用较少的样本在短时间内同时进行多项检查。“我们的目标是在保持高灵敏度和快捷性的同时，实现同时检测4个样本的系统。未来，同时检测1000个样本、1万个样本也将不再是梦想。”目前，不仅在癌症领域，在痴呆症和糖尿病等多个领域都在推进高灵敏度检测疾病标志物以及阐明病理的研究，期待在不久的将来能够实现社会的实际应用。（全文完）（TEXT：伊藤左知子；PHOTO：石原秀树）
原文：JSTnews 2024年7月号
翻译：JST客观日本编辑部
