第6期 升岛 努 教授  (研究生院医学牙科药学综合学科)

开发直接对一个个细胞进行分子分析的最尖端技术

采访了研究生院医学牙科药学综合学科创生医科学专业 升岛努(Masujima Tsutomu)教授

(2008.9.30  校长办公室宣传小组)

研究概要

升岛教授的研究内容主要是开发分析化学和药学的分析法。教授始终从新的角度开展研究,最近在使用“质量分析(※1)”的细胞分析中,开发了新方法(※2)。
使用教授开发的新分析法可以用录像机观察不到1pl(※3)的1个细胞的运动,变化的瞬间,直接一次分析细胞中的数千种类的分子,更快更准确确定蠕动的分子是什么分子。因这个分析法对生命科学和医疗作出了很大的贡献,于今年9月获得了日本分析化学会2008年学会奖。

(※1)测量分子重量,确定是什么分子。因2002年诺贝尔奖获得者岛津制作所的田中耕一的研究而受到关注。
(※2)“Live Single-Cell Mass Spectrometry”,Nature杂志编辑起的名字。在活体状态同时分析1个细胞的运动和物质的方法。“可视化细胞分子分析”。
(※3)1pico公升=10的负12次方

手工制作装置带来的发现−从教授的研究史开始−

物质吸收光后会发热。发热后空气会膨胀,发出声音。在1980年代,教授研究了“显微光声光谱分析法”。具体做法是用装在显微镜中的微型麦克风录音这个声音,并将其信号化进行分析。当时的研究人员用激光等进行分析,但是教授在筑波同步辐射设施发现用X射线也能分析(1985年)。教授说,“照射X射线后,当能用眼睛确认信号时,大家发出了惊喜的叫声。我认为,只要有信心,踏踏实实地工作,自然就会得到回报。我到现在还记得当时的喜悦,成了我的精神支柱”。这是开拓性的发现。

发现X射线光声效应时的信号

手工制作的各种检测器

其实这时使用的分析仪器都是教授亲手做的。正是这些反复试验制作的仪器,“才能有这么高的灵敏度”。升岛教授的兴趣就是“制作设备”。在教授室前的工作试验室,现在还每天在制作研究所需的“设备”。

展开可视化分析法

发现X射线光声效应后,教授把目标放到了“可视化分析法”。这就是用摄像机拍下以前只能用图表显示的物质的反应,观察其“运动”。(1996年,在教授指导的副教授们的努力下)在世界上首次成功地拍到了细胞对过敏反应的瞬间,实现了可视化。这个成功,对其他研究人员产生了很大的影响。

引起过敏的细胞内的颗粒破裂的瞬间

细胞也有个性

通过摄像机观察细胞的反应,教授有了新发现。
用摄像机拍摄显微镜中的细胞,比较它们的差别时,发现了同样条件的细胞却“破裂(反应)的时间和运动有区别”。教授认为“细胞也有个性”,“我想同时实时地抓住一个细胞的变化和分子的变化。如果能早日发现细胞变化的分子机制,就能加速发现病因和诊断,以及开发新药”。

左图是细胞内颗粒破裂的瞬间。右图是表示各细胞破裂的数量和时间的不同的数据

结合自己制作的仪器和世界最尖端的设备

教授的新挑战通过自己制作的仪器与世界最尖端设备的结合实现了。发现教授设立的大学风险企业“株式会社HUMANIX”(2004年成立)制造的“纳米喷嘴”,能用仅1微米(※)的嘴吸入细胞中超微量的液体,检测(纳米质量分析)出1个细胞中的微量分子。另外,在制造商的合作下,引进了世界最尖端的轨道阱质量分析仪,可以立刻从精密测量结果确定是什么分子,使原来确定细胞内的分子需要1个星期的时间缩短到了3个小时。

(※)1微米=10的负6次方米

使用株式会社HUMANIX的纳米喷嘴(左)从分化的1个细胞提取成分的瞬间(右)

轨道阱质量分析仪。今年终于有了朝思暮想的设备了。

成为有梦想的人

升岛教授说,希望学生们“成为有梦想的人”,自己也始终在追求梦想。教授的研究范围并不仅限于生命科学领域,教授还与县内4家公司联合开发(已获得专利)现在正在建造的,替代广岛市民球场的新球场的“超低成本开闭式圆顶屋顶”。对“您是搞分析化学的,为什么去搞圆顶屋顶?”的问题,升岛教授说,“开发设备,开拓新的可能性的自己的研究方法基本没有变化。我是学物理的,只要知道原理,不管是分析仪器还是圆顶屋顶都是一样的”。我被教授的灵活性和行动能力折服了。

开发中的薄膜型开闭式圆顶屋顶

据说升岛教授一直对学生说“要理解本质!”。教授说,“我不是在培养操作员。比如看到仪器显示的数据,就要思考为什么会得出这样的结果。向别人介绍的时候,要说得出『简单地说是这样』,要做到这样就必须理解事物的本质”。
教授还说,“今后将继续培养会思考,富有挑战精神的学生。不过最近“调皮捣蛋”的学生越来越少了,有点太单调了”。学生们在教授的言传身教下成长。

希望理解本质

后记    

在采访之前,升岛教授给我的印象是比较沉默寡言,但采访后教授给我的印象全变了。
不能搞大家在都在搞的研究,要搞没人搞的研究。教授具有坚强的意志,每天埋头搞研究。今年9月,为了在细胞高速分子分析领域领先世界,于广岛大学霞校区设立了“国际细胞体学中心”,教授就任中心主任。
据说教授对日本画也感兴趣,经常作画。我对于公于私都全力以赴的教授只能是崇拜了。教授的兴趣今后会放在哪个方向上,想想都觉得很兴奋。(M)

国际细胞体学中心揭幕仪式(左边第1位是升岛教授)


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