理研，テラヘルツ波による細胞膜の相転移誘起を発見

理化学研究所（理研）は，テラヘルツ照射が細胞膜の相転移を誘起する現象を発見した（ニュースリリース）。

THz波はマイクロ波やミリ波よりも高周波数の電磁波であり，次世代無線通信（6G）などの産業利用が期待されている。また，最近では高強度なTHz波光源の小型化・低価格化が進み，さまざまな分野での応用が探索されている。

そのような状況で，THz波の生理作用の理解は，安全基準の確立や，新しい医療技術開発のためにも重要。これまで多くの研究者が生細胞にTHz波を照射し，THz波が誘起する生命現象を研究してきた。

従来，THz波が細胞に吸収されても，細胞を温める作用しかないと考えられており，THz波の生体への照射影響は温熱効果のみといわれてきた。しかし最近の研究によって，細胞種によっては温熱効果では説明のつかない，非熱効果を示すことが明らかになっている。

研究グループは，この非熱効果を調べるために，独自にTHz-FRAP蛍光顕微鏡を開発した。この装置では，細胞膜に蛍光染色を施したHeLa細胞に対し，一部をレーザーで退色させ，退色した部分に周囲から蛍光分子が拡散して回復する様子を観察する。この回復速度から分子の拡散係数を計算し，THz波照射の有無による違いを比較することで，THz波が細胞膜に与える影響を評価する。

実験では，0.1～0.5THzの連続波を用い，温度の上昇を正確に補正しながら照射実験を行なった。その結果，THz波を照射しない場合，低温では細胞膜の構造が整い分子の動きが抑えられる傾向があったが，0.10および0.29THzのTHz波を照射すると，低温でも分子の拡散が促進されることが確認された。これは，THz波が秩序化した脂質二重膜を無秩序化していることを示している。

さらに，細胞膜の相変化を調べるためにLaurdan蛍光色素を用い，脂質膜の秩序・無秩序状態に応じた蛍光の波長変化を測定した。GP指数により評価したところ，THz波照射によって秩序化が抑制され，膜が無秩序化される現象が確認された。

このような変化は，脂質分子に加え，それに隣接する水分子の運動にもTHz波が影響を及ぼした結果である可能性が高いと考えられるという。これにより，THz波の非熱的な生理作用が実証されたとする。

研究グループは，今回の研究成果は，THz波の生体安全性の評価に加え，今後のバイオ・医療分野におけるTHz波の応用を広げる基礎的知見となることが期待されるとしている。