共同研究・競争的資金等の研究課題

生体の7割を占める「水」はどのような役割をもつのか。溶媒としての「水分子」は、バイオマーカーと言われる溶質が特定の立体的構造を形成し、生物学的機能を発現する際の要である。つまり溶媒と溶質の相互関係を可視化することが出来れば、“なぜ生命体が「水」を 必要とするのか”の問いに答えられるのではないか。

アクアポリン４（AQP4）を発現した細胞は、超急速凍結に対して耐性となる。今回我々は、iPS細胞からの分化誘導により、AQP4を発現している神経幹細胞を超急速凍結法で選別・濃縮すると同時に、残存する未分化iPS細胞の除去について検討した。２つの異なるヒトiPS細胞株から神経幹細胞への分化誘導を試みたが、有意なAQP4の発現誘導を導くことはできなかった。また、超急速凍結で未分化細胞を除去し、AQP4発現細胞を若干濃縮することはできたが、マウスを用いた腫瘍化の有無を調べる実験では明らかの差を見出すことはできなかった。今後の臨床応用に向けて、さらなる詳細な条件検討が必要と思われた。

本研究は、細胞が培養器(CO_2インキュベーター)に合わせるという従来型の概念から、機器が個々の細胞毎に最適化された培養環境を提供するという発想転換に特徴がある。つまり、幹細胞のような細胞特性の維持には、特定の培養条件(酸素濃度)の最適化が重要であり、低酸素が口腔幹細胞維持に必須であることが示唆された。

本研究によって、耐凍性を獲得したアクアポリン発現細胞のみ超急速凍結（液体窒素）によって選択されることを明らかにした（PLOS ONE [Feb 2014, vol19]。つまり、AQP4発現による耐凍性をマーカーとした新しい凍結方法を確立することで、癌化が危惧される幹細胞の排除ならびに雑多な細胞集団から特定のアクアポリン細胞のみを選択できるシンプルな方法である。この方法は、従来のマーカー染色やソーティング作業を必要としない。