第110回
問117
理論問題｜生物
細胞周期とDNA量分布（フローサイトメトリー）
問117（理論）
細胞周期は有糸分裂と細胞質分裂が起こる分裂期（M期）と間期に分けられ、間期はさらにG1期、S期、G2期に分けられる。増殖中の細胞集団の細胞に対して、DNA結合性蛍光色素で細胞を標識した。このとき蛍光強度は細胞内DNA量を反映する。個々の細胞の蛍光強度を測定したところ、相対蛍光強度と細胞数の関係は下図のようになった。G2期の細胞はどこに分布するか。1つ選べ。
相対蛍光強度（DNA量）と細胞数の分布
1
領域A
—
2
領域B
—
3
領域C
—
4
領域Aと領域B
—
5
領域Aと領域C
—
正解です！
解説で各細胞周期のDNA量と分布領域の対応を確認しましょう。
不正解です。正解は 3 です。
解説で各細胞周期のDNA量と分布領域の対応を確認しましょう。
解説を見る▼
フローサイトメトリーによるDNA量測定（DNA histogram）は、細胞周期の各時期を判定する代表的な手法です。DNA結合性蛍光色素（ヨウ化プロピジウムなど）で染色すると、蛍光強度は細胞内のDNA量に比例します。
細胞周期の各時期とDNA量の対応
・G1期：DNA複製前で、DNA量は基準量の2倍体（2N）のまま → 相対蛍光強度1の大きなピーク（領域A）
・S期：DNA複製が進行中で、DNA量が2Nから4Nへと徐々に増加していく過渡的な状態 → 蛍光強度1と2の間に幅広く分布する谷の部分（領域B）
・G2期：DNA複製が完了し、DNA量は4倍体（4N）に達している。この後のM期（分裂期）でも、分裂が完了し細胞質分裂が起こるまではDNA量は4Nのまま変化しない → 相対蛍光強度2の小さなピーク（領域C）。したがってG2期とM期は同じDNA量（4N）を示すため、この分布図だけではG2期とM期を区別することはできない
・G1期：DNA複製前で、DNA量は基準量の2倍体（2N）のまま → 相対蛍光強度1の大きなピーク（領域A）
・S期：DNA複製が進行中で、DNA量が2Nから4Nへと徐々に増加していく過渡的な状態 → 蛍光強度1と2の間に幅広く分布する谷の部分（領域B）
・G2期：DNA複製が完了し、DNA量は4倍体（4N）に達している。この後のM期（分裂期）でも、分裂が完了し細胞質分裂が起こるまではDNA量は4Nのまま変化しない → 相対蛍光強度2の小さなピーク（領域C）。したがってG2期とM期は同じDNA量（4N）を示すため、この分布図だけではG2期とM期を区別することはできない
各選択肢の解説
× 1 領域Aは相対蛍光強度1（2N）のピークであり、DNA複製前のG1期の細胞が分布する領域である
× 2 領域Bは蛍光強度1〜2の間に幅広く分布する部分であり、DNA量が増加していく過渡期にあるS期の細胞が分布する領域である
◯ 3 領域Cは相対蛍光強度2（4N）のピークであり、DNA複製が完了したG2期（およびM期）の細胞が分布する領域である
× 4・5 G1期（領域A）やS期（領域B）はG2期とはDNA量が異なるため、これらを含む組合せは誤りである
× 1 領域Aは相対蛍光強度1（2N）のピークであり、DNA複製前のG1期の細胞が分布する領域である
× 2 領域Bは蛍光強度1〜2の間に幅広く分布する部分であり、DNA量が増加していく過渡期にあるS期の細胞が分布する領域である
◯ 3 領域Cは相対蛍光強度2（4N）のピークであり、DNA複製が完了したG2期（およびM期）の細胞が分布する領域である
× 4・5 G1期（領域A）やS期（領域B）はG2期とはDNA量が異なるため、これらを含む組合せは誤りである
引っかけポイント：
・DNA量の変化のタイミングを正確に把握することが重要。DNA量はS期の間に2N→4Nへと徐々に増加し、G2期に入る時点で既に4Nに達している。「G2期でDNA量が増える」と誤解しないよう注意
・G2期とM期は共にDNA量が4Nであるため、DNA量（蛍光強度）だけを指標にした場合、この2つの時期をこの図から区別することはできない、という限界も理解しておく
・DNA量の変化のタイミングを正確に把握することが重要。DNA量はS期の間に2N→4Nへと徐々に増加し、G2期に入る時点で既に4Nに達している。「G2期でDNA量が増える」と誤解しないよう注意
・G2期とM期は共にDNA量が4Nであるため、DNA量（蛍光強度）だけを指標にした場合、この2つの時期をこの図から区別することはできない、という限界も理解しておく
臨床メモ▼
薬剤師 あおい
このようなフローサイトメトリーによるDNA量解析は、実際の臨床・研究現場でもがん細胞の増殖状態の評価（S期分画の割合が高い＝増殖が活発ながん）や、抗がん剤の細胞周期への作用点を調べる実験でよく使われる手法です。
例えば、S期に特異的に作用する抗がん剤（メトトレキサート、シタラビンなど）や、M期に作用する薬（ビンクリスチン、パクリタキセルなど）の作用機序を、このようなDNA量分布の変化として捉える研究も行われています。細胞周期特異性という薬理学の概念とも、このグラフはつながっています。
