6月25日
15:00～16:30
五十嵐 龍治
量子科学技術研究開発機構 量子生命科学研究所 グループリーダー
東京科学大学生命理工学院 教授
量子センサが拓く微小領域の定量計測と微量バイオマーカーの高感度検出
生命科学は、顕微鏡を通して細胞を発見し、DNAの構造を解き明かすなど、肉眼で見える世界を超えて限界を押し広げながら発展してきた。そしてその限界は、近年では「量子の世界」にまで広がりつつある。私たちは、ナノスケールのダイヤモンド内部に存在する量子構造──NVセンター──を活用することで、従来の計測技術では到達できなかった極限の生命計測を可能にする「量子センサー」を開発している。このセンサーは、極めて微小な環境の温度や磁場、pH、多様な化学反応といった物理的・化学的情報を、ナノスケールで抽出することができる。特に、生きた細胞内という複雑かつ微小な環境において、リアルタイムでの変化を捉える能力を持つことから、生命科学に対して従来にないアプローチを提供する新しい研究ツールとして注目されている。たとえば、1個の細胞内で発生するわずかな熱変化や活性酸素の揺らぎすら、正確に可視化できる。さらに私たちは、「量子の使い方」──すなわち、どのような原理で、何を、どのように測定するか──を自由に設計することで、量子センサーを単なる計測手段から「生命理解のための道具」へと昇華させようと試みている。背景ノイズの除去技術や分子識別能の向上、時間・空間分解能の最適化を通じて、センサーが拾う生命由来の微弱な信号を生命現象と結びつけて読み解くことが可能となった。このような計測技術により、細胞内部で起きる微かな変化──たとえば病気の初期兆候や代謝の微細な揺らぎ──を捉えることも可能になりつつある。近い将来には、アルツハイマー病やがんなど、治療の難しい疾患の兆しを、体液中にごく微かに現れる生体分子の異常から、発症前に検出することを目指している。今回は、私たちが開発したこの量子センサー技術の現状と展望について紹介する。
五十嵐 龍治
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