立教大学 理学部化学科 佐々木研究室
小さなデバイスの中に生体環境を再現。
HAJIME と拓く創薬研究の新たな可能性。
Prologue
立教大学 理学部化学科で生命分析化学の研究を行う佐々木研究室では、マイクロ流体デバイスを用いた生体物質の実験が進められています。
髪の毛ほどの細い流路をもつこのデバイスは、学生達と共に HAJIME を利用して作製し、仮説検証のスピードを加速させているそうです。
その取り組みと展望を追ってみました。
Story
マイクロ流体デバイスで広がる、創薬研究のアプローチ
立教大学 理学部化学科 佐々木研究室では、マイクロ流体デバイスという、指先ほどの小さな基板の中に微細な流路を設けたデバイスを用いて、生命の現象を理解するための研究を進めています。
細胞や組織が、どのようにふるまい、どのように薬剤に反応するのか。
それを、実際の生体環境に近い状態で再現し、評価、検証することが目的です。
化学科の教育分野は、「物理化学」「分析化学」「有機化学」「無機化学」「計算化学」の5分野から成りますが、私は分析化学分野の担当です。
生命分析化学の領域で、生命現象を小さな実験系へと落とし込み、観察、定量できる技術の確立で創薬研究への活用を目指しています。
「がん」や「細胞内相分離」を理解するための小さな実験系
現在の研究テーマは大きく2つに分かれていて、ひとつ目は、がん組織のモデルをつくり、薬剤の評価に応用する研究です。
がん細胞同士が立体的に集まったスフェロイドや、免疫細胞を含んだモデルなど、より生体に近い環境を実現してきています。
もうひとつは細胞内の、相分離現象を再現して理解する研究です。
細胞の中では、分子が液滴のように集まって機能することがあります。この現象を人工的に起こし、その仕組みを調べています。
こうした基礎的な理解は、最終的に創薬や診断の技術に応用できる可能性を持っています。
HAJIME で作る「鋳型」から研究が動き出す
マイクロ流体デバイスを HAJIME で作製するには、流路の形状を刻んだ鋳型が必要です。一般的には、半導体製造などで使われるフォトリソグラフィーを用いますが、設備は大型で高価ですし、操作は専門性が求められます。
そこで、私たちの研究室では、HAJIME を使用し、アクリル板で鋳型を作る方法を採用しています。
作成した鋳型をシリコーン樹脂で型取り、別の基板と貼り合わせてデバイスとしています。
「この形状を試したい」と思ったら、すぐに設計して、安価に加工できるところ、また鋳型は繰り返し使えるため、必要な頻度で作り替えられるところも利点です。
学生は短期間のトレーニングですぐ操作できるようになりますし、他の研究室から加工を依頼されることもありますよ。
新しい広がりも… フードプリントの共同研究へ
また、他大学との共同研究として、食品の3Dプリントにも取り組んでいます。
食品を3Dプリントするというと、少し意外かもしれませんが、ここにもマイクロ流体デバイスの技術が活かされています。
マイクロ流体デバイスは、極めて均一なサイズの微粒子を連続的に作り出すことができます。この微粒子を積み上げていくことで、食品を立体的に形成するというアプローチです。
食品というのは、見た目や味だけでなく、食感や口の中での崩れ方などでも印象が大きく変わります。私たちは、マイクロ流体技術を応用することで、食品の内部構造を制御し、新しい食感や調理の自由度を生み出せるのではないかと考えています。
今後が楽しみな研究です。
教育分野での効果的なレーザー加工機の利用について
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