小川雄一 農学研究科准教授 、山崎祥他 理化学研究所 基礎科学特別研究員、保科宏道 同上級研究員、大谷知行 同チームリーダー、原田昌彦 東北大学 教授、坪内雅明 量子科学技術研究開発機構 上席研究員、磯山悟朗 大阪大学 特任教授らの研究グループは、水溶液中で培養した細胞にテラヘルツ（THz）パルス光を照射した際、その光エネルギーが水溶液中を「衝撃波」として伝搬し、細胞内のタンパク質重合体を断片化することを明らかにしました。
今回、本研究グループは、大阪大学産業科学研究所の自由電子レーザーによって発生したTHzパルス光（周波数4THz、80～250μJ/cm 2 ）を、水溶液中の培養細胞に向けて照射したところ、細胞内に存在するタンパク質重合体（アクチン繊維）が切断され、断片化することを発見しました。この断片化は、THz光が到達できない水深数mmで観察されたことから、THz光がタンパク質重合体に直接作用したのではなく、水表面で吸収された光エネルギーが衝撃波として水溶液中を伝搬し、細胞内のタンパク質重合体構造の変化を誘起したと考えられます。
本研究成果は、THzパルス光が生体内の水に吸収されて衝撃波を生み出し、生体内部の細胞や組織に作用する可能性を示しており、今後の安全指針策定や、THz光を用いた新しい細胞操作技術の創出につながると期待できます。
本研究成果は、2020年6月2日に、国際学術誌「Scientific Reports」のオンライン版に掲載されました。
図： 水溶液表面で吸収されたTHzパルス光が衝撃波を発生させ、 細胞内のタンパク質重合体（アクチン繊維）を断片化する
詳しい研究内容について
書誌情報
【DOI】 https://doi.org/10.1038/s41598-020-65955-5
【KURENAIアクセスURL】 http://hdl.handle.net/2433/251075
Shota Yamazaki, Masahiko Harata, Yuya Ueno, Masaaki Tsubouchi, Keiji Konagaya, Yuichi Ogawa, Goro Isoyama, Chiko Otani & Hiromichi Hoshina (2020). Propagation of THz irradiation energy through aqueous layers: Demolition of actin filaments in living cells. Scientific Reports, 10:9008.
