グラフェンバイオインターフェイスは、心臓細胞|を光学的に制御するバイオスキャン|2018年7月/8月 |バイオフォトニクス (photonics.com)
2018年
グラフェン上で培養されたマウスの心臓細胞は、左上の緑色の円で示されるように、光の刺激によって鼓動を刻む。この細胞は、緑色の光で刺激されると赤色の蛍光タンパク質を生成するようにも設計されている。カリフォルニア大学サンディエゴ校医学部のアレックス・サフチェンコ教授。詳細については、こちらをご覧ください。 https://go.ucsd.edu/2rT2IMx
研究者たちは、ヒトの心臓細胞に光を当て、その光の強さを変化させることで、命令に応じてその細胞を速くしたり遅くしたりすることができる技術を開発しました。この光刺激技術は、細胞の遺伝子組み換えを必要とせず、光を効率的に電気に変換するグラフェンのオプトエレクトロニクス特性を利用したものである。
カリフォルニア大学サンディエゴ校医学部の研究者とその共同研究者は、寄贈された皮膚細胞から人工多能性幹細胞（iPSC）を用いて心臓細胞を作製した。そして、このiPSC由来の心臓細胞をグラフェンの表面で培養した。その結果、グラフェンのバイオインターフェース（G-biointerface）を介した刺激の効率は、光の波長に依存せず、光の強度を変えることで調整できることがわかった。
研究者のアレックス・サフチェンコは、「グラフェンが、文字通り自由に細胞のペースを調整できる柔軟性を持っていることに驚きました」と語る。「細胞の鼓動を2倍の速さにしたい？問題ありません。光の強度を上げればいいのです。3倍速くしたい？光やグラフェンの密度を上げれば問題ありません。」
研究者らは、基質ベースのG-バイオインターフェースを用いて、インビトロでの使用依存性薬物効果の全光学的評価が可能であることを示した。研究チームは、不整脈の治療薬であるメキシレチンを心臓細胞に添加した。メキシレチンは、心拍数が増加したときにのみ効果を発揮するという使用依存性があることが知られている。研究者たちは、グラフェン上の心臓細胞に、異なる強度の光を照射した。心臓細胞の鼓動が速ければ速いほど、メキシレチンの抑制効果は高くなった。
さらに、分散可能なG-バイオインターフェースを生体内で使用し、ゼブラフィッシュの胚の心臓活動を光学的に調節することに成功した。
研究者たちは、グラフェン上での細胞の成長は、ガラスやプラスチックなどの他の素材上での成長よりも優れており、グラフェン上で成長した細胞は、体内の細胞に近い挙動を示すことを確認した。また、新しい素材（グラフェン）をプロセスに導入した結果、毒性がないことも観察された。
「様々な医療アプリケーションをテストする際に、有害な問題を避けることができるのではないかと期待しています」とサフチェンコは述べている。
グラフェンと光を組み合わせたこの新しいシステムは、基礎的なバイオメディカル研究やトランスレーショナルなバイオメディカル研究に大きな力を発揮するだろう。その応用例としては、治療薬をより生物学的に適切なシステムで試験することや、用途に応じた薬の開発、より優れた医療機器の開発などが考えられる。
研究チームは、このグラフェン／光システムを、健康な細胞を残してがん細胞を特異的に死滅させる薬剤の探索に応用することに興味を持っている。また、グラフェンを利用して、オピオイドの代替薬を見つけることも考えている。オピオイドとは、痛みがあるときにのみ作用する使用依存型の鎮痛剤で、誤用につながる全身への影響を軽減することができる。また、サフチェンコは、グラフェンで作られた光制御のペースメーカーを想定しているが、これは現在のモデルよりも安全で効果的なものになるかもしれない。
そして、「このグラフェンベースのシステムを使えば、半年分の動物実験を1日の実験に絞ることができます。」 と付け加えました。本
研究はScience Advancesに掲載されました 。 (doi:10.1126/sciadv.aat0351).
グラフェンがヒトプリオンタンパク質のミスフォールドにどのように影響するか。実験と分子動力学シミュレーションを組み合わせた研究
How graphene affects the misfolding of human prion protein_ A combined experimental and molecular dynamics simulation study (rense.com)
※まったく手に負えない科学的資料
2018年
グラフェンバイオインターフェイスは、
心臓細胞を光学的に制御する
心臓細胞を光学的に制御する
グラフェン上で培養されたマウスの心臓細胞は、左上の緑色の円で示されるように、光の刺激によって鼓動を刻む。この細胞は、緑色の光で刺激されると赤色の蛍光タンパク質を生成するようにも設計されている。カリフォルニア大学サンディエゴ校医学部のアレックス・サフチェンコ教授。詳細については、こちらをご覧ください。 https://go.ucsd.edu/2rT2IMx
研究者たちは、ヒトの心臓細胞に光を当て、その光の強さを変化させることで、命令に応じてその細胞を速くしたり遅くしたりすることができる技術を開発しました。この光刺激技術は、細胞の遺伝子組み換えを必要とせず、光を効率的に電気に変換するグラフェンのオプトエレクトロニクス特性を利用したものである。
カリフォルニア大学サンディエゴ校医学部の研究者とその共同研究者は、寄贈された皮膚細胞から人工多能性幹細胞（iPSC）を用いて心臓細胞を作製した。そして、このiPSC由来の心臓細胞をグラフェンの表面で培養した。その結果、グラフェンのバイオインターフェース（G-biointerface）を介した刺激の効率は、光の波長に依存せず、光の強度を変えることで調整できることがわかった。
研究者のアレックス・サフチェンコは、「グラフェンが、文字通り自由に細胞のペースを調整できる柔軟性を持っていることに驚きました」と語る。「細胞の鼓動を2倍の速さにしたい？問題ありません。光の強度を上げればいいのです。3倍速くしたい？光やグラフェンの密度を上げれば問題ありません。」
研究者らは、基質ベースのG-バイオインターフェースを用いて、インビトロでの使用依存性薬物効果の全光学的評価が可能であることを示した。研究チームは、不整脈の治療薬であるメキシレチンを心臓細胞に添加した。メキシレチンは、心拍数が増加したときにのみ効果を発揮するという使用依存性があることが知られている。研究者たちは、グラフェン上の心臓細胞に、異なる強度の光を照射した。心臓細胞の鼓動が速ければ速いほど、メキシレチンの抑制効果は高くなった。
さらに、分散可能なG-バイオインターフェースを生体内で使用し、ゼブラフィッシュの胚の心臓活動を光学的に調節することに成功した。
研究者たちは、グラフェン上での細胞の成長は、ガラスやプラスチックなどの他の素材上での成長よりも優れており、グラフェン上で成長した細胞は、体内の細胞に近い挙動を示すことを確認した。また、新しい素材（グラフェン）をプロセスに導入した結果、毒性がないことも観察された。
「様々な医療アプリケーションをテストする際に、有害な問題を避けることができるのではないかと期待しています」とサフチェンコは述べている。
グラフェンと光を組み合わせたこの新しいシステムは、基礎的なバイオメディカル研究やトランスレーショナルなバイオメディカル研究に大きな力を発揮するだろう。その応用例としては、治療薬をより生物学的に適切なシステムで試験することや、用途に応じた薬の開発、より優れた医療機器の開発などが考えられる。
研究チームは、このグラフェン／光システムを、健康な細胞を残してがん細胞を特異的に死滅させる薬剤の探索に応用することに興味を持っている。また、グラフェンを利用して、オピオイドの代替薬を見つけることも考えている。オピオイドとは、痛みがあるときにのみ作用する使用依存型の鎮痛剤で、誤用につながる全身への影響を軽減することができる。また、サフチェンコは、グラフェンで作られた光制御のペースメーカーを想定しているが、これは現在のモデルよりも安全で効果的なものになるかもしれない。
そして、「このグラフェンベースのシステムを使えば、半年分の動物実験を1日の実験に絞ることができます。」 と付け加えました。本
研究はScience Advancesに掲載されました 。 (doi:10.1126/sciadv.aat0351).
グラフェンがヒトプリオンタンパク質のミスフォールドにどのように影響するか。実験と分子動力学シミュレーションを組み合わせた研究
How graphene affects the misfolding of human prion protein_ A combined experimental and molecular dynamics simulation study (rense.com)
※まったく手に負えない科学的資料
