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微小レーザが免疫細胞をライトアップ

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December, 3, 2018, St. Andrews--セントアンドルーズ大学物理学の研究チームは、ガンを含む多くの病気の理解と処置に変革を起こす微小レーザを開発した。
 Nature Communicationsに発表された研究成果は、直径が1㎜の1/1000以下の微小レーザの開発に関わるものであり、微小レーザは生きた細胞、例えば免疫細胞、ニューロンに挿入できる。一度細胞内に入るとそのレーザは、ビーコンとして機能し、細胞位置についてレポートし、潜在的には、細胞内の局部状況について情報を送ることができる。
 現在、生物学者は一般に蛍光染料か蛍光タンパク質を使って細胞の位置を探知する。これらを微小レーザで置き換えると、研究者は、どの細胞がどれなのかを見失うことなく、非常に多数の細胞を追跡することができるようになる。これは、個々のレーザの光が1波長だけだからである。対照的に、染料は同時に多波長の光を生成する、つまり4か5の異なる染料よりも多くなると光の正確な区別ができない。染料の色は似すぎているからである。代わりに、研究チームは、各々がわずかに違う光を生成する数千のレーザを造り、かなりの正確さでこれらの区別が可能であることを示した。
 微小ディスク形状の新しいレーザは、ほとんどの細胞の核よりも遙かに小さい。それらは半導体量子井戸材料でできており、可能な最高輝度のレーザ発光が可能で、レーザ光の色は細胞の要求に適合している。
 レーザは、以前、細胞内に置かれたが、早期のデモンストレーションは細胞内で1000倍以上大きな体積を占め、動作に必要なエネルギーはもっと大きかった。これは、アプリケーションを制約した、特に炎症の局部への途上で免疫細胞を追うとか、組織を通してガン細胞の広がりをモニタするタスクである。
 物理学と天文学の教授、Malte Gatherは、「オンボードレーザキャノンでバクテリアを撃退するサイボーグ免疫細胞を考えると興奮するが、この最新の研究の実際的価値は、細胞の観察、病気のメカニズムの理解向上の新たな方法を可能にしそうなことである」とコメントしている。
 また、プロジェクトを共同監督したDr Andrea Di Falcoは、「われわれの成果は、高度なナノテクノロジーによって可能になった。新しい製造ファシリティによりわれわれは、これまでで最小のレーザを製造することができるようになっている。これら内在センサは、RFIDマイクロチップに似ており、隣接細胞に供給、相互作用、狭い障害を通り抜ける細胞を追跡することができる。適度な調整は不要である」とコメントしている。