顕微鏡下での線虫(C. Elegans)の研究:Evidentは科学教育でBioBusと提携
2008年以来、BioBus(バイオバス)は小学生から大学生までの学生が科学に触れ、学び、さらに深く追求できるよう支援してきました。これまでに世界中で43万人以上の学生にリーチし、Evident(エビデント)社製顕微鏡を搭載した移動式ラボでの実践的な科学体験のほか、放課後や週末、夏季のプログラムおよびインターンシップも提供しています。この取り組みは、主に人種、ジェンダー、経済状況、物理的なアクセスの制限などの要因によって科学コミュニティへの参加が難しい学生に焦点を当てており、特にニューヨーク市とボストン地域を重視しています。
Evident(エビデント)とBioBus(バイオバス)の継続的な協力の一環として、私たちはBioBus(バイオバス)のジュニアサイエンティストであるSulafさんとJoshさんに、顕微鏡下で Caenorhabditis elegans(C. elegans) の生殖習性を研究した成果や、Evident(エビデント)の顕微鏡が彼らの研究にどのように役立ったかについてお話を伺いました。
質問:今回のプロジェクトについてお話しいただけますか? C.エレガンスって、どんなところが特別なんですか?
Sulaf(スラフ): 私たちのプロジェクトでは、微小な線虫 C. elegans(エレガンス)を対象に、高糖分の食事への曝露がその繁殖力や産卵能力にどのような影響を与えるかを研究しました。私たちは線虫の繁殖率の研究に多くの時間を費やしましたが、このデータは主に高糖質の食事が線虫の体にどのように影響するかを観察するための手段として利用しました。C. elegans(C.エレガンス)はヒトなどさまざまな生物と多くの遺伝子を共有しているため、広く研究対象となっており、私たちがこのプロジェクトで選んだ理由でもあります。
ジョシュ: 栄養や食事が人の体にどのように影響するかの研究は、C. elegans を使うことで非常に効果的に行うことができます。アメリカでは食の格差と砂糖の過剰消費が深刻化しているため、私たちはこの研究を選びました。C. elegans(シー・エレガンス)の生殖に対する砂糖の影響を研究することは重要です。なぜなら、短期間で高糖分摂取が生殖に及ぼす生涯にわたる影響を観察できるからです。
質問:C. elegansを顕微鏡で見ると、どんなものが見えますか?
ジョッシュ: 顕微鏡で C.エレガンス を見ると、さまざまな成長段階にある非常に小さくて透明な線虫が集まっているのが見えます。
Sulaf(スラフ): 正直、近くで見ると可愛いと思います! 短くて細い線虫のように見えます(成体になると少しふっくらします)が、完全に透明で、時にはごく淡い青色に見えることもあります。彼らが動くと、周囲をくねくねと這い回り、その姿がとてもかわいらしいです。
質問:C. エレガンスを用いた研究で、Evident(エビデント)の顕微鏡が有用だと感じる点は何ですか?
**スラフ:**C.エレガンス のような種を扱う際には、優れたステレオ顕微鏡が絶対に不可欠です。C. エレガンスをプレートからプレートへ移したり、観察したりする唯一の手段は顕微鏡を使うことです。そのため、顕微鏡が使えないことがたまにあったり、十分に拡大できない顕微鏡しか使えなかった場合は、その日の作業はほぼ終わりになってしまいました。もしBiobusとEvidentを通じて使える道具がなかったら、実験を行うのはずっと時間がかかり、ずっと大変だったでしょう。
ジョシュ: Evidentの顕微鏡のおかげで、線虫が産んだ微小な卵を鮮明に観察し、数えることができました。これは繁殖率を測定するために不可欠です。
質問:顕微鏡でC. elegansを観察する際に使う手法は何ですか?
ジョシュ: インキュベーション後、寒天培地を観察し、決められた範囲内の卵を数え、顕微鏡で C.エレガンス を観察しました。線虫を刺激しないように、プレートは慎重に扱い、焦点もゆっくり調整し、適切な照明を使いました。これにより、糖の濃度が生殖能力に与える長期的な影響を観察することができました。
**スラフ:**シー・エレガンス を顕微鏡で観察する際に学ばなければならなかった主な技術は、さまざまな成長段階の線虫を見分ける方法と、線虫の卵を見つける方法でした。他の生き物と同じように、C. elegans(C.エレガンス)は幼虫から成虫になるまでにいくつかの発達段階を経ますが、すべての段階で卵を産むわけではありません。私たちは、線虫が新しい食事にどれだけ慣れているか、つまり繁殖力を測るために、プレート上に産み付けられた卵の数を数えていました。そのため、誤って産卵前の線虫を実験に加えてしまうと、測定結果が正確でなくなってしまいます。また、C. elegansの卵を素早く見つける方法も学ばなければなりませんでした。卵はとても小さく、実験用プレートの他のものに紛れてしまうので、想像以上に難しかったです。
質問:これほど小さな生物を扱うことを学ぶ中で、最も大変だったことは何ですか?
Sulaf(スラフ): 私の考えでは、最も難しかったのは、ワームピッキング――つまり、E. coli に浸したピックを使って、線虫を実験用プレートに移したり、そこから移したりする作業のコツをつかむことでした。これは非常に繊細な作業で、特別に作られた極細の金属製ピックがよく使われます。まれに、より精密な操作のためにまつげが使われることもあり、すべての工程は顕微鏡下で行われます。また、一度に1匹ずつしかワームを移すことができないため、非常に時間がかかります。
ジョシュ: 生物をどれくらい優しく扱うべきかを理解すること、そして汚染やプレートを壊さずに移動させる方法を学ぶことです。
質問:あなたの研究は、動物や人が糖分によってどのような影響を受けるしくみについて、理解を深めるのにどう役立ちますか?
**ジョシュ:**C.エレガンス は人間と多くの遺伝子を共有しているため、私たちが観察した卵の産み方の変化をもとに、高糖分の摂取が動物や人間にどのような影響を与えるかを考察することができます。
スラフ: 私たちが行った方法で C.エレガンス を研究すると、多くの発見は推論によって得られます。私たち二人は栄養科学にとても興味があり、特に食糧格差や、全米で深刻化しているフードデザートの問題によって、何百万人ものアメリカ人が他の選択肢がなく高糖質の食事しか摂れない状況に陥っていることに関心を持っていました。もちろん、私たちの実験では実際の人間を調べることはできなかったので、C. elegans(シー・エレガンス)が次に良い選択肢でした。特に、この線虫はライフサイクルが短く(約2-3週間)、新しい食事が生涯にわたってどのような影響を与えるかをより簡単に調べることができたからです。もちろん、こうした推論を行うには大量のデータが必要です。そのため、私たちの研究だけではこうした結論を導き出すのに十分な情報が得られないかもしれませんが、私はそれでもこうした結論を導き出すことは可能だと信じています。
質問: このプロジェクトを始める前は知らなかったけど、今はわかるようになったことは何ですか?
Sulaf(スラフ): このプロジェクトを通じて特によくわかったのは、昆虫(中でも微視的なものも含む)を世話するには、失敗の余地がとても大きいということです。研究プロジェクトで生きた生物を使った経験はあまりありませんが、哺乳類こそ世話が大変だとずっと思い込んでいました。いやはや、自分がどれほど間違っていたか、特に C. elegans(シー・エレガンス)に関しては! これらの小さな線虫は絶え間なく汚染され、非常に頻繁な管理が必要で、ちょっとしたことで死んでしまいます。
ジョシュ: 実験で使いたい量のデキストロースを測定して換算する方法 換算式を学び、今後正確な量が必要な実験やプロジェクトにもそれを応用できるようになりました。
質問: 次はどんなことを調べてみたいですか? もし次に実験を試せるとしたら、どんな実験をしてみたいですか?
Sulaf(スラフ): 私の本当に興味がある分野である毛髪学――つまり髪と頭皮の科学――をテーマにした何かに挑戦できたら嬉しいです。これこそが本当に情熱を持っている分野です。BioBus(バイオバス)で取り組んできた生物学中心のプロジェクトもとても楽しかったですが、もし本格的な研究室の設備や資源を使って、自分が関心を持つニッチな分野について研究プロジェクトを立ち上げることができたら、きっと素晴らしい経験になるでしょう。
ジョシュ:「 次に勉強したいのは、一つずつ何かを作り上げていくエンジニアリングベースのプロジェクトです。これにより、私の科学的スキルが強化され、新たな興味を探求できるようになります。私は特に、空気をきれいにしたり、環境を改善したりするための空気フィルターやその他の装置を作ることに興味があります。
質問: BioBusに参加しようと思ったきっかけは何ですか? 将来、科学の道に進みたいと思いますか?
ジョシュ: 私にBioBus(バイオバス)を紹介してくれたのは姉でした。彼女はコロナ禍時代のBioBusの卒業生です。彼女は私に科学を直接見せてくれて、科学が本当にかっこいいものだと教えてくれました。私は、医療分野でのキャリアを目指しており、看護やバイオメディカルエンジニアリングなども視野に入れています。
Sulaf(スラフ): 私は中学生の頃からずっとBioBus(バイオバス)ガールです。私の学校では、バイオバスの車内で生物学の授業が行われていました。Manhattanville(マンハッタンビル)のロケーションで高校の化学の授業をいくつか受け、ジュニアサイエンティストプログラムに参加する前にも他の多くのプログラムに関わってきました。私は、この団体がニューヨーク市全域の学生、特に十分に代表されていないコミュニティの学生たちに、科学へのアクセスを提供し続けていることを本当に素晴らしいと思います。彼らのプログラムは、私が科学の道を歩み続ける中で、いつも安心できる場所でした。本当に心から感謝しています。もちろん、これからもSTEM分野でのキャリアを積極的に目指していくつもりです。私は今、UCSC(ユーシーエスシー)で化学専攻として大学生活が始まろうとしています(フィアット・スラッグ!)。将来は化粧品化学を学び、自分のラボの主宰者になることを目指しています!
BioBusの詳細や今後の予定については、 BioBus.orgをぜひご覧ください。