細胞分化を制御する温度シグナリング機構の解明

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PC12細胞は神経成長因子(NGF)を添加すると、そのおよそ6時間後から神経突起の伸長を開始し、その後突起伸長は24時間以上継続する。これまでの実験でNGF添加24時間後の細胞内温度は、核内、細胞質内ともにおよそ1℃上昇することがわかっている。また、神経突起の長さが長い細胞は、より核の温度が高い傾向が見られた。以上のことから核内における発熱が神経突起の伸長に関与する可能性が示唆される。そこで、核内を赤外線レーザーで局所加熱し、神経突起の長さ変化を調べることにした。細胞内の局所加熱には、すでに設置済みの波長1475 nmの赤外線レーザーを用いた。まず、赤外線レーザーパワーと上昇温度、温度上昇を起こす細胞内領域の大きさなどの関係を定量し、赤外線レーザーによる加熱法を確立した。その後、実際に標的細胞の核内の局所を加熱し、細胞分化にどのような変化が起こるか調べた。NGF添加直後から1時間+2℃から＋5℃まで様々な温度差で加熱した結果、NGF添加24時間の神経突起の長さはより大きな温度差で加熱した細胞の方が長くなった。+3℃の条件で、加熱時間を10分、20分、30分、1時間と変えたところ、加熱時間が30分の時、最も突起の長さが長くなることが分かった。さらに、加熱のタイミングを、細胞が神経突起の伸長を開始するNGF添加6時間後から30分間としたところ、NGF添加直後から30分間加熱した時よりもNGF添加24時間後の神経突起の伸長の効果は小さかった。以上のように核内の局所加熱の実験から、細胞内温度が細胞の分化に影響を及ぼすことを明らかにした。