2025年 | プレスリリース・研究成果

【本学研究者情報】

〇大学院理学研究科物理学専攻　准教授　佐久間由香
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【発表のポイント】

• 独自に開発した膜粘度^（注1）を測定する方法を細胞に初めて適用することによって、これまで困難だった「生きた細胞の膜粘度測定」に成功しました。
• 生きた細胞膜の粘度はモデル細胞膜^（注2）より1万倍も高いことを見出しました。
• 分子の熱運動に由来する「短距離粘度」からは予想できなかった「長距離膜粘度」という新しい概念を提案しました。

【概要】

細胞を囲む細胞膜は海の表面のようにゆらゆらと流れる「流動性」をもっています。この流れやすさは「膜粘度」と呼ばれ、細胞内での物質輸送や細胞機能に深く関わっています。従来は技術的な制約から、モデル細胞膜（細胞膜を模した人工膜）を用いた膜粘度測定にとどまっていました。

東北大学、国立遺伝学研究所、北海道大学の共同研究チームは、独自に開発した粘度測定法を用いることで、生きた細胞膜の粘度測定に成功しました。細胞膜に力を加えて細胞全体（マイクロメートルスケール）に流れを起こし、その流れのパターンから膜粘度を測定した結果、生きた細胞膜の粘度はモデル細胞膜と比べて1万倍も高いことを明らかにしました。これは、モデル細胞膜には存在しない、細胞骨格^（注3）や膜タンパク質などの複雑な構造が流れを妨げているためです。本研究では、分子の熱運動から得られる「短距離膜粘度」に加えて、細胞全体の構造に影響される「長距離膜粘度」という新しい概念を提案しました。今回の成果は、生細胞の物理的性質の理解を大きく前進させるものであり、将来的には細胞機能の解明や病理研究への応用が期待されます。

本成果は9月5日に米国生物物理学会の学会誌、Biophysical Journalに掲載されました。

【用語解説】

注1. 膜粘度：細胞膜の「流れやすさ」を表す物理量。

注2. モデル細胞膜：実際の細胞膜ではなく、脂質だけで人工的に作った膜。

注3. 細胞骨格：細胞の内部を支える繊維状の構造。

【論文情報】

タイトル：Long-range viscosity of the plasma membrane of a living cell measured by a shear-driven flow method
著者：Yuka Sakuma, Kazunori Yamamoto, Saya Ichihara, Toshihiro Kawakatsu, Kenya Haga, Masayuki Imai, Akatsuki Kimura
東北大学大学院理学研究科 准教授 佐久間由香＊, 北海道大学遺伝子病制御研究所 特任助教 山本一徳, 国立遺伝学研究所 博士研究員 市原沙也, 東北大学大学院理学研究科 教授 川勝年洋, 東北大学大学院理学研究科 技術専門職員 芳賀健也, 東北大学大学院理学研究科 教授 今井正幸, 国立遺伝学研究所 教授 木村暁
*責任著者　東北大学大学院理学研究科物理学専攻 准教授 佐久間由香
掲載誌：Biophysical Journal
DOI：10.1016/j.bpj.2025.09.005

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学大学院理学研究科 物理学専攻
准教授　佐久間 由香（さくま ゆか）
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Email：sakuma*bio.phys.tohoku.ac.jp （*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学大学院理学研究科
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TEL：022-795-6708
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