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血管再構築機序解明に向けた単一細胞評価システムの開発

Research Project

Project/Area Number 13J08963
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Microdevices/Nanodevices
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

梨本 裕司  東北大学, 大学院環境科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords単一細胞 / 走査型プローブ顕微鏡 / 遺伝子解析 / 血管再構築機序 / 単一細胞解析 / RT-qPCR / vWF
Outline of Annual Research Achievements

生体内の細胞は、接着する相手や液性因子の濃度により、位置情報を認識し、機能発現を調整している。生命機能の理解には、位置情報を踏まえた局所的な細胞機能評価が必要である。微小な針で試料表面をなぞり、対象の物理的・化学的情報を可視化できる走査型プローブ顕微鏡(SPM)は、非ラベル、かつ高解像度に細胞機能をマッピングできる。本研究課題では、血管再構築現象における細胞機能の局所的な評価法の開発を目指し、SPMを用いた技術開発を行った。
1.マイクロ・ナノ探針を用いた血管細胞の遺伝子解析
(1) 組織内細胞回収プローブの開発:θ型ガラス管(先端径10 μm)内を炭素で被覆し、2電極を集積化したマイクロ電極を作製した。本プローブを細胞に近接させ、2電極間の電圧パルスにより目的細胞のみを破砕、内容物を回収した。定量PCRの結果、細胞内のmRNAを良好に評価可能であり、三次元血管モデルの部分的な分化な機能変化を評価可能であった。
(2) 単一細胞内局所回収プローブの開発:有機電解質を充填したガラスナノピペット(先端径300 nm)内の電位を制御し、有機相/水相間の界面移動を利用した電気化学シリンジを構築した。本シリンジを細胞内に挿入し、内容物の回収(図1b)、及び定量PCRを行った。結果、細胞体積の1/10以下の回収量から、血管細胞の遺伝子評価が可能であった。
2.血管表面に提示される血栓関連因子の動態評価
SPMの1種である走査型イオンコンダクタンス顕微鏡(SICM)を用い、血管表面に提示される血栓関連因子(vWF)の観察を行った。結果、vWFの分泌と拡散、および形態変化を非ラベルで観察可能であり、さらにvWF放出時に形成される小孔を可視化できた。この細胞膜の変化は蛍光標識では観察が困難であり、SICMが、vWFおよびvWFの運搬機序の評価に有用であることが示された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2015 2014 2013 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Nanoscale Imaging of an Unlabeled Secretory Protein in Living Cells Using Scanning Ion Conductance Microscopy2015

    • Author(s)
      Yuji Nashimoto, Yasufumi Takahashi, Hiroki Ida, Yoshiharu Matsumae, Kosuke Ino, Hitoshi Shiku, Tomokazu Matsue
    • Journal Title

      Analytical chemistry

      Volume: 87 Issue: 5 Pages: 2542-2545

    • DOI

      10.1021/ac5046388

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Isolation and quantification of messenger RNA from tissue models by using a double-barrel carbon probe2014

    • Author(s)
      梨本裕司・高橋康史・高野亮介・宮下紘介・山田淑代・伊野浩介・珠玖仁・末永智一
    • Journal Title

      Analytical Bioanalytical Chemistry

      Volume: 406 Issue: 1 Pages: 275-282

    • DOI

      10.1007/s00216-013-7430-z

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Quantification of intracellular local gene expression using electrochemical nanobiopsy2014

    • Author(s)
      梨本裕司・高橋康史・伊野浩介・珠玖仁・末永智一
    • Organizer
      10th International symposium on electrochemical micro & nanosystem technologies
    • Place of Presentation
      沖縄県宜野湾市
    • Year and Date
      2014-11-05 – 2014-11-08
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Single-cell nanobiopsy to investigate intracellular mRNA localization using scanning ion conductance microscopy2014

    • Author(s)
      梨本裕司・高橋康史・伊野浩介・珠玖仁・末永智一
    • Organizer
      第52回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      北海道札幌市
    • Year and Date
      2014-09-25 – 2014-09-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ES細胞を用いた血管新生モデルの構築と局所遺伝子解析2014

    • Author(s)
      伊藤秀矩, 梨本裕司, 高橋康史, 伊野浩介, 珠玖仁, 末永智一
    • Organizer
      平成26年度化学系学協会東北大会
    • Place of Presentation
      山形県米沢市
    • Year and Date
      2014-09-20 – 2014-09-21
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いた単一細胞ナノバイオプシー技術の開発と細胞内mRNA局在性の評価2014

    • Author(s)
      梨本裕司・高橋康史・伊野浩介・珠玖仁・末永智一
    • Organizer
      日本分析化学会第63年会
    • Place of Presentation
      広島県東広島市
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-19
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Local gene expression analysis of angiogenesis model using the mouse embryonic stem cells (mES)2014

    • Author(s)
      伊藤秀矩・梨本裕司・伊野浩介・珠玖仁・末永智一
    • Organizer
      Tohoku university’s chemistry summer school 2014
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市
    • Year and Date
      2014-08-25 – 2014-08-26
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡を用いた血管内皮細胞分泌ヴォン・ヴィレブランド因子の形態観察2014

    • Author(s)
      梨本裕司・高橋康史・伊野浩介・珠玖仁・末永智一
    • Organizer
      電気化学会
    • Place of Presentation
      大阪 関西大学
    • Year and Date
      2014-03-29
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] イオン電流を利用した高精度マイクロインジェクションシステムの構築と血管分析への応用2013

    • Author(s)
      梨本裕司・高橋康史・伊野浩介・珠玖仁・末永智一
    • Organizer
      化学とマイクロ・ナノ研究会
    • Place of Presentation
      神戸 イーグレ姫路
    • Year and Date
      2013-12-05
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロ培養デバイスを用いた血管菅状構造の構築と制御2013

    • Author(s)
      梨本裕司・伊藤秀矩・高橋康史・伊野浩介・珠玖仁・末永智一
    • Organizer
      バイオマテリアル学会
    • Place of Presentation
      東京 タワーホール船橋
    • Year and Date
      2013-11-25
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Collection and quantification of messenger RNA from tissue models by double barrel carbon probe2013

    • Author(s)
      梨本裕司・高橋康史・高野亮介・宮下紘介・山田淑代・伊野浩介・珠玖仁・末永智一
    • Organizer
      生物物理学会
    • Place of Presentation
      京都 国立京都国際会館
    • Year and Date
      2013-10-28
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.che.tohoku.ac.jp/~bioinfo/ronbun/ronbun%20journal.html

    • Related Report
      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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