名古屋大学大学院工学研究科化学・生物工学専攻の馬場嘉信教授、湯川博特任講師らの研究グループは、鳥本司教授の研究グループ、石川哲也教授の研究グループとともに、4Kディスプレイや太陽電池に応用されている最先端量子ドット技術を駆使して、iPS細胞等の幹細胞に対してより安全な量子ドットZnS-ZAIS-COOH(ZZC)を開発。これを用いて、マウス生体内の移植幹細胞を高感度可視化することにも成功した。

再生医療のなかでも、組織・臓器再生による治療が未だ困難な肺疾患、肝疾患などの疾患に対し、幹細胞移植治療が果たす役割は非常に大きいものと期待され、実用化に向けて開発が進められている。幹細胞移植治療において安全性を確保し、治療効果を最大限に引き出すためには、移植幹細胞の生体内動態や集積組織・臓器を正確にイメージングし、その診断結果に基づく治療手段の最適化、改良が必要となる。
しかし、通常、有機系色素や蛍光タンパク質は蛍光強度が低く安定性も乏しいため、これらの蛍光プローブを利用して生体内の移植幹細胞を高感度にイメージングすることは極めて困難であった。

そこで研究チームでは、超高精細、超高感度、超長寿命、省エネかつ低コストを実現し、4K・8Kディスプレイや太陽電池に利用されている最先端量子ドット技術を応用。カドミウム等が含まれているため、幹細胞や生体への毒性が懸念され、利用に制限があった量子ドットに代わる量子ドットZZCを開発した。

 今回開発された量子ドットZZCは、カドミウム等の毒性成分を含まないため、従来の量子ドットと比較して細胞毒性が100分の1程度まで大きく低減されるとともに、低コストでの大量生産も可能となる。また、より安全な幹細胞標識に加え、高感度な生体内の移植幹細胞イメージングを実現することができた。

今回の成果により、多くの幹細胞を標識して追跡する必要がある前臨床試験での利用が低コストで可能となり、今後、iPS細胞等の幹細胞を利用した再生医療の実現・加速に大きく貢献できるものと期待されている。

名古屋大学

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大学ジャーナルオンライン編集部

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