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組織培養

ジャパンナレッジで閲覧できる『組織培養』の岩波生物学辞典・日本大百科全書のサンプルページ

岩波生物学辞典

組織培養

[tissue culture]

多細胞生物の個体から無菌的に組織片・細胞群を取り出し，適当な条件において生かし続ける技術．広義には，組織片培養と細胞培養を包含する．組織培養では，分離された組織片を同一個体または他の生物体のある場所に移して育てる生体内培養（culture $i n v i v o$ ）と，硬質プラスチック・ガラス器内で育てるガラス器内培養（culture $i n v i t r o$ ）とがある．前者の場合には，培養する組織片などが，できるだけその生物体内の特異的影響を受けることが少ないような環境におく．一般に組織培養と呼ぶときは後者である場合が多い．狭義の組織培養は小さな組織片から出発する．その最初の成功は，R.G.Harrison（1907）がカエルの神経組織片をカエルのリンパ液を培地として行ったもの（懸滴培養）．植物では単細胞から個体を再生することもでき，現在では，遺伝子導入や細胞の増殖・分化・がん化の基礎研究，創薬スクリーニング，毒性試験，ワクチン製造といった応用面にも活用される．組織培養にはいくつかの様式がある．動物の細胞培養はトリプシンなどの処理で組織片を解離して得た細胞（⇒細胞解離）から出発するもので，単層培養と，懸濁培養とがある．植物では機械的あるいは酵素的に遊離させた細胞や，カルスに由来する細胞を懸濁培養する．動物では培養液（培地）にはかつては凝固血漿のような生物由来のものが使用されたが，現在では主として無機塩類のほかに多種類のビタミン類やアミノ酸を加えた合成培地に血清や成長因子を添加したものが用いられる．植物ではココナツウォーターや酵母の抽出液，あるいは植物ホルモンなどを加えることで分化や成長を制御できる．培養には用いられた材料に応じて温度を制御し，培養液の蒸発を防ぐために湿度を保ち，また動物ではpH調節のため，気相を5％ $C O_{2}$ -95％空気となるよう制御できる恒温器が用いられる（⇒炭酸ガスインキュベーター）．動物では個体から取り出したものを培養し（初代培養）増殖したところで植え継いで（継代培養）いくうちに不死化するものが現れることがある．これが無限に増殖し続ける株細胞となる．ヒトも含めていろいろな動物の正常組織やがん組織から，株細胞（樹立細胞株）が得られている．（⇒器官培養）

©Yoh Iwasa･Shigeru Kuratani･Naruya Saitou･Hirokazu Tsukaya / IwanamiShoten, Publishers

日本大百科全書（ニッポニカ）

組織培養

そしきばいよう

生物組織の小片をとってガラス器内で適当な栄養を与えて生存、増殖させることをいう。器官培養とともに、生体構成要素を生成から切り離して培養、観察するための主要な技術であり、細胞培養は組織培養の特殊な場合と考えることができる。組織培養はR・G・ハリソンのカエルの神経の培養に始まり、その後カレルなどによって改良され、現在では種々の組織の培養が可能である。培養液としては、生理的塩類溶液に血清を添加したものが多用されるが、完全合成培地も用いられる。組織培養は癌（がん）化、組織間相互作用、組織に対する化学物質の影響、組織の運動性など、広範囲な研究においてきわめて重要な解析手段を提供している。

[八杉貞雄]

▲植物における組織培養

広義では、プロトプラスト（原形質体）、細胞、花粉粒、卵細胞、細胞の集合体である組織、組織が集合し機能的に分化した器官、諸器官の集合体である個体および幼胚（ようはい）などを、それぞれ特定の目的をもって、無菌状態下で人為的培地を用いて培養することをいう。培養に供する置床（ちしょう）材料をエクスプラントexplant（外植（がいしょく）体）とよぶ。同一個体では、その個体が遺伝的にホモ（同型）の場合にはすべての細胞が、ヘテロ（異型）の場合には生殖細胞を除くすべての細胞がもっている遺伝的情報は、それら細胞の由来する組織や器官の種類のいかんにかかわらず潜在的には同じであると考えられる。したがって、これらを置床材料として行う組織培養の用途は広く多岐にわたる。そのおもな面をあげると、(1)形態形成、代謝生理その他基礎生物科学の研究、(2)細胞やプロトプラストを材料として、プロトプラスト融合による細胞雑種の育成、マイクロ・インジェクション（顕微注射）、諸プラスミド利用による組換えDNAなど細胞や染色体工学、遺伝子工学など先端技術応用の場とする、(3)培地添加物質、培養細胞照射などにより培地細胞の遺伝的変異を拡大（高光合成機能、貯蔵タンパク質の改変と増大、成長促進、特定有用物質生産、ストレス抵抗性、病害虫抵抗性など）し、育種素材を提供する、(4)細胞培養による物質の直接生産、(5)茎頂（成長点）培養によるウイルス・フリー（ウイルス無病）個体の育成、(6)同一遺伝子系をもった栄養系（クローン）の急速増殖、(7)花粉粒由来半数性（染色体数が普通の半分）植物の育成とその染色体倍加による遺伝的ホモ個体の短期間育成、(8)培養茎頂、培養個体などによる栄養繁殖作物遺伝資源の長期保存への適用、などである。

　しかし、未解決の問題も多く、それらには、(1)培養で得られる個体のなかには、遺伝子的あるいは染色体的突然変異が現れる、(2)培養細胞や組織からは物質生産が行われないことがある、(3)置床材料の種類によっては、培養からの個体再生はかならずしも全植物で容易とはいえない、などをあげることができよう。

　培地には固形培地、液体培地などがあるが、それらの成分は、植物対象の場合、水、無機要素（N、P、K、Ca、Mg、Feなどのほか微量金属としてMn、Cu、Zn、Mo、B）、ビタミン（チアミン、ピリドキシン、ニコチン酸など）、ミオイノシトール、有機窒素源（アミノ酸）、植物成長調節物質（オーキシン、サイトカイニン、ジベレリン、アブシシン酸、エチレン、その他）、ときによりココナッツミルク、カゼイン加水分解物、炭素源（ショ糖、ブドウ糖など）、寒天（0.6～1.0％）などである。培地をつくるには、これらを適当に熱をかけてよく溶かし、適当の水素イオン濃度（普通pH5.4～6.0）に調整すればよい。固形培地ではムラシゲとスクーグの考案した組成がもっともよく使用されている。培地の組成、とくに添加するホルモンの種類や濃度によって、置床材料から増殖する細胞が脱分化（カルスが生じることをいう）をおこし、無定形のカルス状となる場合と、直接、根、茎葉などを分化する場合とがある。また分化に際し、受精胚と類似した胚様体を経て個体を形成する場合もある。脱分化した材料が培地をかえて器官や個体を分化することを再分化という。組織培養における分化は、置床材料、培地組成、培地環境（固形培地、液体静置、液体振盪（しんとう）、光の有無と強弱、温度など）に大きく左右される。

[飯塚宗夫]

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