image: The cells were treated with nsPEFs as indicated on the horizontal axis, and the DNA released from the cells was measured. In neutrophils, the DNA is released extracellularly. view more
Credit: Prof. Ken-ichi Yano
ナノ秒パルス高電界は、ナノ秒オーダーのきわめて短い時間に限局して強い電気的な作用を与えることができる技術で、生命科学をはじめとする様々な分野において新しい物理的手法として注目を集めています。ナノ秒パルス高電界で免疫細胞に刺激を与えると、細菌に刺激を受けた時と同様の細胞応答が引き起こされることを熊本大学の研究者らが発見しました。
熊本大学パルスパワー科学研究所の研究グループは、血液の細胞分化研究に使われるヒト培養細胞HL-60に着目しました。彼らはこのヒト培養細胞HL-60を白血球の一つ「好中球」へと分化させ、これにナノ秒パルス高電界を作用させた際に誘起される細胞の応答反応を解析しました。
好中球は、細菌に感染した際に細菌を貪食して殺菌することで生体を守る重要な役割を担っています。好中球は細菌などの刺激によって細胞核の内部から細胞外へとDNAを放出することが知られ、放出されたDNAは好中球細胞外トラップ（Neutrophil extracellular trap）と呼ばれます。好中球細胞外トラップ形成は感染に対する防御反応の一つと考えられています。
好中球にナノ秒パルス高電界を作用させた結果、細胞からの染色体DNAの放出や、細胞核内でDNAを巻きつけているタンパク質であるヒストンにシトルリン化と呼ばれる特殊な修飾反応が生じることを観察しました。これらの反応は好中球へと分化させた細胞でしか起こらなかったことから、体内に侵入した細菌が好中球を刺激した際に引き起こされる好中球細胞外トラップ形成と同等の細胞応答と考えられます。つまり細菌などを使うことなく、ナノ秒パルス高電界によって好中球を刺激して細胞応答を引き起こすことができたことを意味します。
研究を主導した矢野憲一教授は次のようにコメントしています。
「これまでの多くの研究からナノ秒パルス高電界はガン治療での利用が有望視されてきました。それに加えて、私たちの研究では細胞を刺激してその機能を引き出すための新手法として幅広い応用の可能性があることを示しました。」
###
本研究成果は、科学ジャーナル「Scientific Reports」に2019年6月11日に掲載されました。
[Source]
Koga, T., Morotomi-Yano, K., Sakugawa, T., Saitoh, H., & Yano, K. (2019). Nanosecond pulsed electric fields induce extracellular release of chromosomal DNA and histone citrullination in neutrophil-differentiated HL-60 cells. Scientific Reports, 9(1). doi:10.1038/s41598-019-44817-9
Journal
Scientific Reports