細胞間接着の解明に向けた新技術、膜上でカドヘリンの結合を観察

国立研究開発法人産業技術総合研究所の西口茂孝主任研究員と、東京科学大学の古田忠臣助教および名古屋大学の内橋貴之教授から成る研究チームは、細胞膜を模倣した人工脂質膜を用いて、細胞間接着分子カドヘリンの結合過程を直接観察する新たな技術を開発しました。この成果は、細胞間接着メカニズムの理解を深めるだけでなく、発生異常やがん細胞の浸潤などの関連疾患の解明にも貢献する可能性があります。

研究の背景と目的

細胞間接着は、生物の体がきちんと形成され、機能を維持する上で重要です。カドヘリンはその代表的なタンパク質で、隣接する細胞同士を結びつけ、組織の形状を保持します。しかし、カドヘリンが細胞膜上でどのように結合や解離しているかを直接観察するのは難しく、これまでの研究では静的な構造モデルが主流でした。

研究手法の革新

研究チームは細胞膜に近い環境を人工脂質膜で再現し、高速原子間力顕微鏡（高速AFM）を用いてカドヘリンの動的な結合過程を観察しました。この方法により、ナノメートルのスケールで分子の具体的な動きが見えるようになり、カドヘリンが示す多様な動的結合様式を解明することに成功しました。

この高速AFM技術により、カドヘリンが一つの膜上でどのように結合していくのかを観察でき、さらにトランス結合と呼ばれる他の膜との結合方法も同時に確認されています。

カドヘリンの結合と疾患への応用

カドヘリンが細胞同士の接着を強める過程で、異常が生じるとがん細胞の浸潤や様々な疾患が引き起こされることが知られています。従って、カドヘリンの動きや結合の仕組みを解明することは、基礎生物学のみならず、将来的な病気への治療法開発にも寄与することが期待されます。

未来への展望

本研究により、カドヘリン以外の細胞間接着タンパク質の相互作用も観察可能になると考えられています。これにより、より広範な細胞間接着タンパク質の結合メカニズムを明らかにし、疾患メカニズムの解明や新薬の開発に役立てることが目指されます。

この技術は、細胞間接着の重要性が増す中で、今後の研究において革新的な進展をもたらすことでしょう。研究成果は、2026年10月7日に発表された論文として『Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)』に掲載されています。