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光分解性PEG脂質表面上での、一細胞アレイ解析とハイスループット細胞選択法の開発

Research Project

Project/Area Number 14J10672
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biofunction/Bioprocess
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

山平 真也  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥1,940,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
KeywordsPEG脂質 / 光応答性 / ケージド化合物 / 細胞選択 / 一細胞アレイ / 細胞アレイ / 光分解性化合物 / 細胞回収技術 / マイクロ流路
Outline of Annual Research Achievements

個々の細胞を多角的に詳細解析した後に目的細胞だけを選別できる新しい技術が求められている。そこで本研究では、光応答性の細胞固定化剤であるPEG脂質誘導体を用いて一細胞アレイを作製し、顕微鏡観察の後に目的細胞のみを光照射と送液によって迅速簡便に単離することが可能な細胞チップの開発を目的とした。
前年度の研究において、光分解性PEG脂質の共重合体の開発により、固定化された細胞がより光遊離しやすい表面を構築した。しかし、依然として、目的細胞の非特異的な基板への固定化力が存在し、細胞の選択にはシリンジポンプを用いて制御されたせん断応力の負荷が必要であった。今年度は、実用的な細胞選択技術の構築を目指し、非特異的な細胞の基板への固定化力をゼロとし、細胞選択アプリケーションを行うことを目的とした。
そこで本研究では、光照射によって初めて細胞が固定化されるようになる新規光活性化PEG脂質を開発した。本分子を修飾した表面を用いることによって、目的の細胞のみを基板に光固定化・選別できる。この時、目的外の細胞は全く基板へ非特異吸着を起こさず、ポンプを用いない穏やかな洗浄操作によって簡便に除去できた。
実用的なアプリケーションとして、血中循環ガン細胞(CTC)の単離を行った。まず、坦ガンマウスから採取した末梢血中のCTCを抗体により蛍光標識した。これを光活性化PEG脂質表面に播種し、蛍光により検出したCTCを光固定し、基板表面を穏やかに洗浄したところ、数万以上におよぶ目的外の細胞はすべて基板上から除去され、数細胞のCTCのみが基板上に単離された。また、微小な穴が無数に存在し、細胞を精密に配置可能なチップに本分子を修飾することにより、一細胞単位で配置された細胞に対しても上記の細胞光単離が可能であった。
以上のように本研究では、新規の機能性分子を開発し、顕微鏡観察後に一細胞単位で細胞を単離可能な技術を確立した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2016 2015 2014 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Photosensitizer and Polycationic Peptide-Labeled Streptavidin as a Nano-Carrier for Light-Controlled Protein Transduction2015

    • Author(s)
      K. Minamihata, Y. Maeda, S. Yamaguchi, W. Ishihara, A. Ishiwatari, S. Takamori, S. Yamahira, T. Nagamune
    • Journal Title

      J. Biosci. Bioeng.

      Volume: 120 Issue: 6 Pages: 630-636

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2015.04.001

    • NAID

      110010022644

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Collagen Surfaces Modified with Photo-Cleavable Polyethylene Glycol-Lipid Support Versatile Single-Cell Arrays of Both Non-adherent and Adherent Cells2014

    • Author(s)
      Yamahira S et al
    • Journal Title

      Macromolecular Bioscience

      Volume: 14 Issue: 12 Pages: 1670-1676

    • DOI

      10.1002/mabi.201400312

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Turn on型PEG脂質表面の開発と複数種細胞の光配置技術2016

    • Author(s)
      山平真也,山口哲志,長棟輝行,
    • Organizer
      日本化学会第96春季年会
    • Place of Presentation
      同志社大学 (京都府京田辺市)
    • Year and Date
      2016-03-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 光活性化 PEG 脂質の開発と、複数種細胞の光配置技術2016

    • Author(s)
      山平真也,山口哲志,長棟輝行,
    • Organizer
      化学工学会第81年会
    • Place of Presentation
      関西大学 (大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2016-03-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Collagen surfaces modified with photo-cleavable polyethylene glycol-lipid for versatile single-cell array available for both non-adherent and adherent cells2015

    • Author(s)
      Shinya Yamahira, Satoshi Yamaguchi, Masahiro Kawahara, Teruyuki Nagamune,
    • Organizer
      Pacifichem 2015
    • Place of Presentation
      Honolulu, Hawaii, USA,
    • Year and Date
      2015-12-18
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Single cell array on photo-cleavable PEG-lipid surface for high-throughput cell imaging analysis2015

    • Author(s)
      Shinya Yamahira, Satoshi Yamaguchi, Masahiro Kawahara, Teruyuki Nagamune,
    • Organizer
      YABEC 2015 Symposium
    • Place of Presentation
      韓国 春川
    • Year and Date
      2015-10-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光分解性PEG脂質修飾コラーゲン表面を用いた一細胞アレイ作製と定量的イメージサイトメトリー2015

    • Author(s)
      山平 真也、山口 哲志、河原 正浩、長棟 輝行
    • Organizer
      細胞アッセイ技術の現状と将来
    • Place of Presentation
      東京大学、東京都
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 東京大学工学系研究科 長棟研究室のホームページ

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/nagamune/index.html

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 脂質膜含有物を固定化するための化合物、当該化合物で修飾された基材、当該基材上に脂質膜含有物をパターニングする方法及び脂質膜含有物を当該基材上で単離する方法2016

    • Inventor(s)
      長棟輝行、山口哲志、山平真也
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2016-03-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 脂質膜含有物を固定化するための化合物、当該化合物で修飾された基材、及び当該基材上に脂質膜含有物をパターニングする方法の提供。2015

    • Inventor(s)
      山平 真也、山口 哲志、長棟 輝行
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2015-070210
    • Filing Date
      2015-03-30
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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