薬学たんとクリスマスを過ごすとこうなる

薬たんでした@卒業済 @Yakugakutan

そこで、別の画期的なレポーター遺伝子が日本人によって発見されました！ 下村脩先生が発見した、GFP(緑色蛍光タンパク)というタンパク質の遺伝子です♪ #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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GFPはルシフェラーゼと違い、紫外線を当てるだけで蛍光を発するので、生きたままの細胞を壊さずに遺伝子が導入できてるか確かめたり、生きたままの細胞でタンパク質がどこに運ばれるかを見ることが出来るんです！ これは非常に画期的な発見でした！ #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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下村脩先生は、このGFPの発見やウミホタルルシフェリンの結晶化など、蛍光物質を用いた実験手法を発展させたという功績が評価されて2008年にノーベル化学賞を受賞しています！ 私たちは今、このイルミネーションからその歴史を辿ったんです♪ #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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素敵ですn……え？ 青色LEDですか？ あー……その分野は守備範囲外といいますか……そのー……勉強不足で…… あ！ 見てください！ 雪が降ってきましたよ♪ すごーいっ！ ホワイトクリスマスですね♪ #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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雪の結晶って見たことありますか？ 同じ雪なのに気温などの条件で違う形になるんですよね……！ よく考えると、とても不思議ですよね…… #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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雪の結晶の見た目の違いは、晶癖というように呼ばれます 同じような結晶構造をしているのですが、見た目が少し異なっているんですね……！ もちろん、雪の結晶以外に鉱物学などの分野でも使われる用語です！ #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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医薬品開発でも、結晶の形は大切なんですよ！ 結晶の形が異なれば、表面積なんかも変わってきますから、溶けやすさが変わったりするんです なので、医薬品開発の際にも結晶の形を考慮したりするんですよ♪ #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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例えば、かなり効きそうなお薬でも水に全然溶けなければ、ほとんど吸収されなくて意味がない……なんてこともあり得るわけです そんな時、お薬の結晶の形などを工夫することで、なんとか吸収させようとすることができます♪ #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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医薬品開発というのは、薬効があればいいという訳ではないんですよね……！ それが患者さんに飲まれて、吸収されて、患部に届いてはじめて効くんです しかも分解や排泄についても考える必要があります…… #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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医薬品というのは、たくさんの人々の努力の結晶なんですね……！ あ、なんかちょっとうまく締めた感じになりましたかねっ♪笑 #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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……ふぇっくしっ！ ちょっと冷えてきましたね、そろそろ撤収……って笑わないでくださいよう、ただのくしゃみじゃないですか〜！ もー、帰りますよっ！ 風邪を引いたら大変ですからねっ ケーキ食べましょ♪ #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

元素学たん@イヤリング販売中 @gensogaku

よし、GFPネタ引き継ぎます。 GFPといえば下村さんの他にもチャルフィーとチェンの二人も同時受賞してるわね。ではみんな、下村さん以外の二人の業績はどこまで知ってるかしら？ #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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ひとりずつ見ていきましょう。 まずは下村さんの業績。これはあまり多く語る必要はないかな。オワンクラゲから緑の蛍光を発するタンパク質、GFPを発見し構造を突き止めたのよね。ちなみに発見だけじゃなく、蛍光を示す機構の解明もしているわ。 #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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余談だけど、下村さんがこの研究のために捕獲したオワンクラゲはなんと85万匹にもなると言われているわ。想像つかないね。 #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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ちなみにオワンクラゲがGFPを光らせるときはもうひとつイクオリンという分子も働いていて、このイクオリンの始動キーになるのはカルシウムイオンなの。このとき発見されたイクオリンは現在、カルシウムイオンの微量定量試薬としてつかわれるね。 #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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二人目、チャルフィーさん。この人は何をしたかというと、下村さんが見つけたGFPを生物に応用した代表者ね。GFP遺伝子の導入からGFPの発現、GFPの無害性とイクオリンなしの使用法の確立、狙いのタンパク質へのGFP結合。これ全部やった人。 #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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下村さんももちろんすごいけど、チャルフィーさんの仕事っぷりも私は本当にすごいものだと思うね。彼がいないと、下村さんだけではGFPの生物への応用は実現できなかったわけだから。 #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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で、最後のひとりはチェンさん！この人は「GFPをモノクロからカラーにした人」とよく言われるね。 GFPって緑の蛍光を示すわけだけど、でもたとえばタンパク質を同時にふたつ観察したいとき、緑一色だとふたつが混ざって判別不可能で不便だよね？ #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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そこでチェンさんは考えた。もし緑以外の色を放つGFPがあれば、めっちゃ便利なのでは？ というわけで、彼はGFP遺伝子に手を加えてGFPのアミノ酸配列をちょっとだけいじることによって赤橙黄水青と様々な色に光るGFPを作り出したの！ #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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つまり2008年のノーベル化学賞は 発見者(下村さん) 応用者(チャルフィーさん) 改良者(チェンさん) という面子だったわけ。GFPはチームプレーで成立したわけだね。

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さて、GFPとノーベル賞のこの話、実はまだ終わらない。数年前のノーベル化学賞はまさにこのGFPを存分に活かした業績での受賞だったんだから、ここまで語らなくちゃ！ #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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2014年ノーベル化学賞 「高解像度蛍光顕微鏡の開発」 ベッチグ、ヘル、モーナーの共同受賞 あの「んだよこんなの化学でもなんでもねーよ物理じゃねーか！」と波乱を呼んだらこの受賞、実はGFPが鍵を握る受賞だったの！ #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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この受賞内容を事細かに説明するのはかなり手間がかかるけど、簡単にいうとGFP 一分子をテレビのドットのように使うという発想が勝利の鍵だったわね。つまりGFPは「極小の光点」を作ることができるってこと。 #学術たんとクリスマスを過ごすとこうなる

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光は回折という「回り込む現象」を起こす。これは光を当ててモノを照らして反射光を見るという顕微鏡の機構では避けて通れない現象なんだけど、この回折という現象は小さいものを見たときにレンズの決像に「ボケ」を生み出す。このボケがいわゆる「解像度の限界」になったわけね。

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具体的には、従来の方法では250nmぐらいが解像度の限界(物理的かつ材料的限界)と言われていて、つまり250nmより小さいものを見るときは必ず像がボケる。この壁を突破したいんだけど、これは材料と物理の限界値だから早々簡単には塗り替えられない。さてどうしよう、という問題があった。