• 3.2.2021

  OF-011科学海洋掘削におけるCAS凍結法を用いた生物学的研究用サンプルの保管について

  【目的】科学海洋掘削による海底下生命圏の発見により、地球全体の微生物のバイオマス分布や代謝機能に関する研究が注目されている。地球深部探査船「ちきゅう」をはじめとする掘削プラットフォームで採取された試料は、地球科学や生命科学に関連する幅広い学術研究に用いられ、人類の貴重な科学資産の一つとして、その適切な保管・品質管理が必要となっている。本研究では、生物細胞を壊さない凍結技術として注目されているCell Alive System （CAS）を用いた低温掘削試料保管について検討を行った。
  【方法】「ちきゅう」の試験航海で得られた掘削試料についてCASを用いて凍結して-80℃保管した試料、および4℃・-20℃・-80℃・-170℃（液体窒素タンク）で冷蔵、冷凍した試料をそれぞれの温度で保管した。6ヶ月及び2年後に試料中の微生物細胞数を計数し比較した。
  【結果と考察】保存の結果、CASで凍結した試料以外は6ヶ月及び2年間保存後に微生物細胞数の減少が見られた。また、-80℃及び液体窒素で保存した試料は2年間の保存の後に微生物数がさらに減少していたが、CASで凍結した試料の微生物はほぼ減少しないことが分かった。CASは試料に微弱な交流磁場を与え、水分子を振動させて冷却する。これにより試料全体を均一に氷点以下に冷却した（過冷却）後に凍結が起こるため、試料中に微細かつ均一な氷結晶が生じ、微生物細胞を破壊せずに保存できると考えられる。本技術は貴重な掘削試料の凍結保存に有用であり、海洋底下に広がる未知生命圏を将来の発展的な分析技術で研究するために必須の保管方法となると考えている。

• 3.2.2021

  微弱振動磁場（CAS Engine）を搭載した急速凍結機で凍結したサバ筋肉組織の品質改良

  【要約】食品を長期保存する手段として冷凍はもっとも広く利用される方法の一つです。しかし、凍結する際に氷結晶が生成することにより、食品の品質が低下することが問題視されています。これについて、近年、「交流磁界が凍結時の氷晶形成に影響を及ぼす可能性がある」という研究報告がいくつか存在します。本論文では、従来の急速冷凍機にCAS Engineを搭載した急速凍結機を使って新鮮な魚を冷凍し、サバの組織学的な品質評価を行いました。
  研究方法は、サバのフィレー(切り身)を、①家庭用冷凍庫、②急速冷凍機、③CAS Engine搭載の急速冷凍機の、3つの冷凍機で凍結させ、-30～35℃の保管庫で2週間保管しました。このサバの筋肉組織が解凍後における凍結ダメージについて、組織学的分析を行いました。
  その結果、CAS Engine搭載の凍結機で凍結したサバの筋肉組織では、氷晶形成によるダメージが抑えられていることが明らかになりました。特に、氷水中で解凍したサバの身では著しく氷晶ダメージを抑制していることが示唆されました。この研究により、適切な解凍方法も重要な項目の一つになることが分かりました。

• 3.2.2021

  磁場下プログラムフリーザーによる安全かつ効率的なヒト人工多能性幹細胞由来神経幹/前駆細胞の凍結保存

  【主要な研究成果】 CASを用いて、ヒトiPS細胞由来の神経幹細胞を凍結保存すると、従来の緩慢凍結法と比べ、融解直 後の細胞生存率が著明に向上しました。CASの磁場を0.22～0.29mT、0.30～0.40mT、0.37～0.50mTの 各条件で比較検討すると、0.22～0.29mT、0.30～0.40mTの磁場下で凍結させた場合、従来の緩慢凍結 法での生存率（約34%）と比較し、凍結融解後の細胞生存率は著明に向上し、最も高い生存率は約70% でした。また、CASを用いた凍結保存後、融解したヒトiPS細胞由来の神経幹細胞は、従来の緩慢凍結 法で凍結した場合と比較し、ニューロスフェア（注6）径も保たれており、細胞増殖能や分化能も凍 結前と同等であり、凍結融解の与える影響も少ないと考えられました。さらに凍結融解したヒトiPS 細胞由来の神経幹細胞は、遺伝子発現解析においても凍結前と同等であり、凍結融解が遺伝子発現に 与える影響も少ないと考えられました。