臨床医用科学研究室

• 既存のピエゾマイクロマニピュレータとは原理的、機構的、機能的に全く異なる
• マイクロピペットに縦振動を加えつつ、標的細胞の核内あるいは細胞質内に刺入し、 外来遺伝子を注入する方法 現在検討中の付加振動数は0－100 kHzの範囲であり、任意の周波数を選択可能

現在行っているのは、遺伝子組み換え動物を作製する上での効率向上を目的とした研究です。
ライフサイエンスの分野では、マウスに新しい遺伝子を導入する、あるいはマウスが本来持っている遺伝子を除去して各遺伝子特有の効果・作用を検証するという分子生物学的な手法は当たり前のものになっておりますが、そのDNA操作法として有用なのが受精卵の前核に直接DNAを導入する「マイクロインジェクション法」です。これは卵子と精子が合体した直後の前核に細いピペットを使ってDNAを注入するという方法で、他の方法、例えば電気的に細胞膜に穴を開けてDNAを導入する方法や細胞に接触せずにDNAを浸透させると いった方法に比べて、細胞質の前核に直接DNAを注入するため人為的な操作の中では成功率が高いために広く使われています。
しかし、現時点で最も効率的と思われているこの方法ですら、目的遺伝子を機能させたマウスが生まれる確率は非常に低い。さらに、ピペットを使ってDNAを前核に正確に注入する作業も熟練した研究者でなければ難しく、経験の浅い者と熟練した技術者の結果を比べると三ヶ月の生存率に60％近く差が出ることや、研究の現場では操作に使うピペットが手作りというのがほぼ常識となっているなど、「マイクロインジェクション方式」というやり方自体が、習熟に時間と経験が必要な技術「職人技」であるという問題がありました。
その非効率性を解決するために我々が着目したのが、ピペットに微細な振動を加え、より容易な操作を可能にした「振動型マイクロインジェクション」です。注入用のピペットに可聴域から超音波領域までの振動を加えるこの方法を使うことで、細胞壁を容易に貫けるようになり経験が少ない人でも操作を簡単に行うことができます。また非振動型のものと比べると、ピペットを刺してから抜くまでの時間が短縮されますので、受精卵の障害も減少する。同時に、受精卵に与えるイメージを最小に抑えることができるため、結果として生存率も高めることにもつながります。
現在は、振動周波数や振動幅など、どれくらいの数値がベストなのかということを模索している段階ですが、少しずつ成果は出ています。
将来的には"素人でも簡単に操作できる"というレベルを目指しています。機械のセットアップや設定など専門的な知識がなくても扱える、すべてを機械に委ねることができるインジェクション・ロボットのようなものができればと考えています。