低分子の細胞膜の浸透性

質問

例えば細胞の凍結保存では、DMSOなどを用いていますが、これは細胞内に浸透するのでしょうか？

細胞膜は選択的透過性がありますが、DMSOのような低分子は細胞膜を浸透するのでしょうか？
それとも、何かチャンネル内を通過してくるのでしょうか？教えてください。

回答No.2

larme001

気になったので調べてみたら、一応医薬品開発の基礎段階で、細胞膜透過性試験みたいなものはあるようです。

低分子の受動拡散になってくると細胞というよりも細胞膜plasma membraneの透過性の物理的評価に近いものになってくるので、もしかしたら人工細胞膜を形成させて評価するほうがより現実的なものになってくるのかもしれませんね。結局時間や濃度で透過した先の溶液中の薬剤濃度をHPLCとかLCMSなどの化学分析で量や濃度を比較するといった手法が現実的なのでしょう。

最も、細胞内での化合物の効力という意味では薬剤排出ポンプとか、代謝分解や構造の安定性などもかかわってくるとおもうので単純な比較は難しいのだとおもいますが。

低分子の場合蛍光標識などをすると大きさなどが大きく変わってしまうと思うのでそういった方法は難しいとおもいますしね。

ご参考までに。

参考URL：

http://polaris.hoshi.ac.jp/qsar31/kfiles/K19.pdf

お礼

回答していただきありがとうございます。

やはり、未処理の細胞と、薬剤処理した細胞の抽出液などを成分分析するような形になるのでしょうか？リポソーム系でそういう研究がされているかも知れませんね。

参考文献まで添付していただきありがとうございます。

回答No.1

larme001

多くの低分子化合物や有機溶媒はチャンネル特異的に細胞膜を透過していないハズです。水分子は例外と言えば例外で、受動拡散では十分ではないようで、アクアポリンという特殊な水分子チャンネルがあります。　DMSOは、膜に毒性がほとんどない状態で拡散するので凍結で用いることで、凍結過程でおこる水の結晶化を軽減するためです。

とはいっても、すべての化合物が、、というわけでもなく死細胞染色とかに用いられるPIなんかは透過しませんし、二重脂質膜ですから高分子になってくると入らないと思います。細胞に使う化合物って水溶性の高いものほど扱いやすいですが、水溶性に近ければ近いほど細胞透過性も低くなる可能性もありそう泣きもしますしね。DNAなどのトランスフェクションはそういういみで「エンドサイトーシス」です。

仮にも、特定のチャンネルのみ透過できる化合物（アポトーシス関連であったような）があれば、そのチャンネルの発現（活性）によって効果が違ったりするのでそういう意味で面白いきもしますが、基本的にはその化合物の大きさと、膜との親和性などによる能動的拡散でしょうね。

お礼

回答していただきありがとうございます。

お礼を書きこむのが遅くなり申し訳ありません。
DMSOなどの低分子は受動拡散によって、細胞内に浸透しているのでしょうか。
透過しているとしたら自分もチャンネルを通過しているわけではないだろうとは思うのですが、実際のところ、それを評価した文献を見たことがないので、確かなことは分からないということでしょうか。

DMSOなど特定の試薬が細胞内にどの程度浸透するのかを定量的に測ることは可能なのでしょうか？膜電位の測定ではパッチクランプ法という方法によって、どれだけのイオンが膜を通過するのか調べることができるようですが。