Research press release


Nature Chemistry

Looking at cells in sticky situations

死につつある1つの細胞を対象として、細胞内液の粘度変化を測定する分子ローターについて報告する論文が、今週、Nature Chemistry(電子版)に掲載される。このローターを使った測定結果では、細胞が死ぬときに細胞内液の粘度が大幅に上昇することが示されており、このことから、薬物送達研究やがん治療に新たな世界が開けるかもしれない。


今回、M Kuimova、P Ogilbyらの研究チームは、光増感分子を設計、作製した。この光増感分子は、重要な細胞毒性物質(いわゆる「一重項酸素」)の産生を促進するだけでなく、蛍光発光をモニターすることで細胞の内容物の粘度を測定できる。この研究チームは、粘度の増加率が、毒性物質の形成速度と細胞内のほかの分子との反応速度に影響することを見いだした。この2つの特性は、光線力学療法の効率が関係する重要な要因である。今回の研究によって、細胞内部の拡散動態をモニターするための一般的な方法が示された。この方法を用いることで、シグナル伝達や物質輸送といったほかの細胞過程の解明が進む可能性も考えられる。

A molecular rotor that can measure changes in the viscosity of the fluid inside a single cell as it dies is reported online in Nature Chemistry this week. Measurements from this rotor show that there is a significant viscosity increase on cell death and this may lead to new opportunities in drug-delivery research and cancer therapy.

Photodynamic therapy involves a chemical sensitizer being introduced into cells that produces a toxic substance on exposure to light. This is a promising cancer treatment because the light can be accurately targeted and only cells in a specific area are killed whereas others are left untouched.

Marina Kuimova, Peter Ogilby and co-workers designed and made a sensitizer molecule that not only promotes the formation of an important cytotoxic agent ? so-called singlet oxygen ? but simultaneously allows the viscosity of the cell contents to be measured by monitoring how much they fluoresce. They found that the increase in viscosity affects both how quickly the toxic agent is formed, and how quickly it can react with other molecules in the cell ? both important factors in the efficiency of photodynamic therapy. This research offers a general strategy for monitoring diffusion dynamics inside cells, which could also lead to a better understanding of other cellular processes such as signalling and mass transport.

doi: 10.1038/nchem.120


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