フローサイトメトリーは、微生物学、免疫学、ウイルス学、癌生物学、幹細胞生物学、代謝工学などの多様な分野で応用されている強力なツールであります。血液細胞、幹細胞、がん細胞、微生物などの浮遊細胞や、リンパ節、脾臓、固形腫瘍などの解離した固形組織の大規模な異種集団を毎秒1,000～10万秒のスループットで迅速にカウントし、その特徴を把握することができます。細胞の大きさ、細胞の粒度、細胞表面および細胞内分子の発現を測定することにより、生物学的プロセスに関する系統的な知見を得ることができます。また、フローサイトメーターには細胞のソーティング機能があり、ソーティングされたサンプルのその後の追加解析（例えば、電子顕微鏡やDNA/RNAシーケンス）、クローニング、定向進化を可能にすることができます。しかしながら、従来のフローサイトメトリーには、細胞内分子や表面抗原を間接的に測定する細胞表現型のための蛍光標識に主に依存するため、いくつかの重大な限界があります。さらに、この方法は、しばしば時間のかかる準備プロトコルを必要とし、細胞治療とは相容れません。
これらの困難を克服するために、ラマン分光法による細胞内分子の直接測定に基づく新規のフローサイトメトリー、略して「ラマンフローサイトメトリー」が出現しました。ラマンフローサイトメトリーは、非破壊で細胞の化学的指紋を得ることができるため、単一細胞の代謝表現型解析が可能となります。しかし、ラマン散乱において光と分子の相互作用が弱いため、信号の取得が遅く、大きな細胞集団を現実的な時間内で調査するのに必要なスループットは、毎秒数細胞にとどまっているのが現状です。
最近、合田研究室は、刺激ラマン散乱（SRS）やコヒーレント反ストークスラマン散乱（CARS）などのコヒーレントラマン散乱法をフローサイトメトリーに統合することによって、このスループット制限に対する解決策を提供しました。これにより、光と分子の相互作用が著しく向上し、ハイスループットのラマンフローサイトメトリー、ラマンイメージングフローサイトメトリー、さらにはラマン画像活性細胞選抜法（Raman Image-Activated Cell Sorting: RIACS）が実現されました。現在、コヒーレントラマンフローサイトメトリーのさらなる改良と、従来の蛍光法フローサイトメトリーや自発的ラマンフローサイトメトリーでは不可能であった新しいアプリケーションの開拓に取り組んでいます。コヒーレントラマンフローサイトメトリーは、微生物学から細胞治療、がん検出まで、幅広い分野で新たな可能性を提供しています。
参考文献
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