北海道大学大学院 情報科学研究科 生命人間情報科学専攻|北海道大学工学部 情報エレクトロニクス学科 生体情報コース

研究室の紹介

細胞生物工学研究室

研究室の概要

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「細胞」というと理学部の生物学科を連想する方が多いかもしれませんが、ここ工学部でも細胞の研究が行われています。本研究室の特徴は、生命の最小単位である細胞を、物理学、情報工学、生物工学の観点からアプローチする点です。

たとえば、細胞のもつ様々な機能は、細胞の”力”と密接に関係していることが近年の研究で明らかになってきました。本研究室では、1個の細胞に働く微弱な力を測定したり、微弱な力を加えてその応答を測ることができる装置を用いて、細胞の構造と機能の関係を解明することを目的として研究をしています。

一見同じように見える細胞もばらつきがあり、細胞間の情報伝達も一様ではありません。このような細胞のもつ”個性”の理解が、「生命」の理解に重要であると考えています。最先端のナノテクノロジーや情報工学技術を駆使して、単一細胞から多数細胞までの個性を解明し、それらの知見を医学・医療分野に応用することを目指しています。

原子間力顕微鏡で細胞の形や硬さを精密に測ったり、細胞に刺激を与えて細胞情報の応答を調べています。

正常細胞やがん化細胞、蛍光を発する細胞など、様々な細胞を培養して実験に用いています。

 研究内容の紹介

現在の主な研究テーマは、

  1. 細胞の硬さから、正常細胞と異常細胞を見分ける細胞診断技術の開発
  2. 細胞シートの開発と物性評価
  3. 細胞情報伝達関数の解明と、その細胞集積素子への応用
  4. ナノリソグラフィー技術を用いた、細胞の構造・機能・運動の制御に関する研究。
  5. プローブ顕微鏡を用いた細胞精密計測法の開発

などです。

原子間力顕微鏡、光計測技術、微細加工技術のナノテクノロジーを駆使して、単一細胞から細胞集団まで、細胞を操って実験を行っています。

研究の例

原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)は、試料と先端の尖った針の間に働く微弱な原子間力を測ることができる顕微鏡です。この顕微鏡を用いて、正常細胞と異常細胞とを区別する細胞診断技術の開発を行っています。

微細加工基板を用いて、細胞の構造や機能を制御することができますが、その原理は多くが不明なままです。私たちは、ナノリソグラフィー技術で作成した微細加工基板を用いて、細胞の構造・機能を精密計測し、物理的な環境における「細胞のルール」を明らかにしたいと考えています。

微細加工基板上に並べた単層細胞をはがして「細胞シート」を作成することができます。細胞シートは再生医療や次世代機能性材料として重要な素材の一つです。私たちは細胞シートの性質を物理工学的な立場で研究をしています。

細胞は周りの細胞と常にコミュニケーション(情報伝達)を行いながら、集団として機能を果たしています。電子集積素子のように、細胞を集積した素子(細胞集積素子)の開発には、細胞間の情報伝達特性の理解が不可欠です。我々は、細胞集積素子の設計の基礎となる細胞情報伝達関数を解明することを目指して研究しています。

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研究設備の例

原子間力顕微鏡(AFM Asylum Research社)

イオンコンダクタンス顕微鏡(原子間力顕微鏡の機能含む、Park Systems社)

光学顕微鏡システム(タイムラプス、マニピュレーション、共焦点顕微鏡システム、Nikon TiE)

細胞培養室

メンバー紹介

  • 教授:岡嶋孝治
  • 事務補助員:1名  研究員: 1名
  • 博士:4名  修士:9名  学部:6名

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将来に役立つ知識や技術

バイオナノテクノロジーに必要な技術と知識

  • 細胞培養技術
  • 光学顕微鏡技術
  • プローブ顕微鏡技術(原子間力顕微鏡、イオンコンダクタンス顕微鏡など)
  • 微細加工技術(ナノリソグラフィー)

 データ解析・装置制御技術

  • 科学計算ソフトとして、主にMATLABやIgorを用いています。また、計測制御ソフトとして、LabVIEW等を利用した計測機器制御・データ解析を行っています。
  • アナログ回路やFPGAを用いたディジタル制御によるナノ計測装置の開発を行っています。

このようなキーワードに興味がある人は、ぜひ、研究室見学に来てください。

バイオナノテクノロジー/細胞工学/生物物理学/細胞診断技術/細胞コミュニケーション/細胞診断技術/細胞シート/細胞力学/細胞の計測/再生医療/原子間力顕微鏡/プローブ顕微鏡/光学顕微鏡/光計測技術

お問い合わせ

住所:〒060-0814 札幌市北区北14条西9丁目 北海道大学大学院情報科学研究科
電話:011-706-7698

※メールでのお問合せは、岡嶋孝治(okajima@ist.hokudai.ac.jp)へお送りください。

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