【概要】

理化学研究所（理研）光量子工学研究センターテラヘルツイメージング研究チームの山崎祥他基礎科学特別研究員、保科宏道上級研究員、大谷知行チームリーダー、東北大学大学院農学研究科の原田昌彦教授、量子科学技術研究開発機構の坪内雅明上席研究員、大阪大学産業科学研究所の磯山悟朗特任教授、京都大学大学院農学研究科の小川雄一准教授らの共同研究グループ^※は、水溶液中で培養した細胞にテラヘルツ（THz）^[1]パルス光を照射した際、その光エネルギーが水溶液中を「衝撃波^[2]」として伝搬し、細胞内のタンパク質重合体を断片化することを明らかにしました。

本研究成果は、THzパルス光が生体内の水に吸収されて衝撃波を生み出し、生体内部の細胞や組織に作用する可能性を示しており、今後の安全指針策定や、THz光を用いた新しい細胞操作技術の創出につながると期待できます。

今回、共同研究グループは、大阪大学産業科学研究所の自由電子レーザー^[3]によって発生したTHzパルス光（周波数4 THz、80~250μJ/cm²)を、水溶液中の培養細胞に向けて照射したところ、細胞内に存在するタンパク質重合体（アクチン^[4]繊維）が切断され、断片化することを発見しました。この断片化は、THz光が到達できない水深数mmで観察されたことから、THz光がタンパク質重合体に直接作用したのではなく、水表面で吸収された光エネルギーが衝撃波として水溶液中を伝搬し、細胞内のタンパク質重合体構造の変化を誘起したと考えられます。

本研究は、科学雑誌『Scientific Reports』オンライン版（6月2日付）に掲載されました。

【用語解説】

[1] テラヘルツ（THz）
周波数が1012Hz（１兆ヘルツ）付近（0.1T～10THz）の電磁波。THz光は電波と光の中間に位置しており、その両方の特性を持っている。

[2] 衝撃波
圧力の不連続な変化（面）が流体内を伝播する現象。

[3] 自由電子レーザー
加速器で発生した高エネルギー電子線が、交互に反転した磁場分布を持つウィグラーと呼ばれる装置を通過するときに、光共振器に蓄えた光を何度も増幅して、大強度単色コヒーレント光ビームを発生する装置。大阪大学産業科学研究所のTHz自由電子レーザーは日本で唯一のTHz自由電子レーザーであり、この周波数領域では、他国のTHz自由電子レーザーより１桁ピーク強度が高いTHzビームを発生する。

[4] アクチン
アクチンは繊維化して細胞骨格構造を形成する主要タンパク質。皮膚の傷が治る際の細胞の移動や、がん細胞の浸潤・転移などにも中心的な役割を果たす。

詳細（プレスリリース本文）

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