科学は愛ですコミュのヒト細胞からのレーザー光発生に成功

http://wired.jp/2011/06/16/%e3%83%92%e3%83%88%e7%b4%b0%e8%83%9e%e3%81%8b%e3%82%89%e3%81%ae%e3%83%ac%e3%83%bc%e3%82%b6%e3%83%bc%e5%85%89%e7%99%ba%e7%94%9f%e3%81%ab%e6%88%90%e5%8a%9f/

写真説明：白黒で見えるのは単一の細胞。緑色のレーザー光を生成している。Image:Malte Gather
　
ハーバード大学の研究者たちが、世界初の「生きているレーザー」を作成することに成功した。遺伝子組み換えを施したヒト胎児腎臓細胞を媒質に用いて、レーザービームを発生させたのだ。

ハーバード大学の研究者たちが、世界初の「生きているレーザー」を作成することに成功した。

レーザービームを発生させるためには、ふたつのものが必要だ。まず「利得媒質」(gain medium)を用いて光を増幅し、向かい合わせた鏡によってその光を集束しなければならない。

通常のレーザーは、1950年代に発明されて以来ずっと、光子パルスの増幅のために、ガスや水晶、染料などの、人工的に合成された利得媒質を用いている。しかし今回、ハーバード大学の関連医療機関であるマサチューセッツ総合病院のソク＝ヒュン・ユン准教授とマルテ・ギャザー研究員は、レーザーの利得媒質に緑色蛍光タンパク質（GFP）を使用した。GFPは、発光クラゲが持っているタンパク質だ。[ボストン大学の下村脩名誉教授によって発見・分離精製された蛍光タンパク質。下村氏はこの発見で、2008年のノーベル化学賞を受賞している（日本語版記事）]

研究チームは、ヒト胎児腎臓細胞に遺伝子組み換えを施してGFPを生成するようにし、その細胞1個を、2枚の鏡の間に設置した。2枚の鏡の間隔は20マイクロメートル（1マイクロメートルは1/1,000mm）で、そのすき間にちょうど直径15～20マイクロメートルの細胞がおさまった。

クラゲの遺伝子を組み込んだヒト腎臓細胞に、青色光パルスを照射したところ、可視レーザービームが放射された。ほんの数ナノ秒しか続かなかったが、光は容易に検出され、細胞の特性について有用な情報を含んでいた。そのうえ、細胞は実験による損傷を受けていなかった。

また、球形をした細胞そのものがレンズの役割を果たして集光したため、合成利得媒質を用いた従来のレーザー装置に比べ、レーザー発光に要したエネルギーが少なかったことも明らかになった。

今回の研究は、細胞の素材や成り立ちを学ぶことに役立つ。さらに、あくまで遠い先の話としてだが、いずれこの技術を発展させれば、皮膚の外からレーザーを照射するのではなく、患者の体内でレーザービームを発生させ、深部にある病気やガンの組織に照射できるようになるかもしれない。