線虫の走性を利用した局所操作・解析用デバイスの創製

• Project/Area Number: 15K05895
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Intelligent mechanics/Mechanical systems
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 中島 正博 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80377837)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 走性 / マイクロチップ / マイクロ流路 / 線虫 / 神経系

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，モデル生物である線虫の神経系ネットワークを解明するために，線虫が有する神経系に依存した様々な行動（走性）を解析するマイクロチップ型デバイスを構築する．線虫は，置かれた環境に応じて，化学走性，電気走性，温度走性，光走性，機械走性，磁場走性など様々な走性を有していることが知られている．これまで線虫の走性は主に，培地上での線虫の行動を顕微鏡観察することで解明されてきた．この場合，線虫は培地上を自由に移動するため，個々の線虫の解析が困難となり，また解析に時間を要することなどの課題があった．
そこで，本研究は，マイクロチップ型デバイスを用いて線虫の走性を利用した局所操作と走性の統合的な解明を実現することを目的とする．マイクロチェネル内に線虫を閉じ込めることで，線虫の走路を制限し，より簡便に個々の線虫の解析を行うことが可能となる．マイクロチップを用いることで，微量な溶液を操作し，より定量的に線虫周囲の環境を作り出すことができる．また，特定の線虫に複数の物理刺激を同時に付与し，マイクロチャネル内に閉じ込めた個々の線虫を，マイクロチップ内で精密に操作することもできる．以上により，線虫の走性を利用した局所的な操作とより複雑な環境下で線虫の走性を解析することが可能なマイクロチップ型デバイスを創製する．
本年度は主に，線虫を生体適合性ゲルビーズ中に閉じ込め，マイクロチャネル内で操作することで，線虫の回転操作を行うデバイスについて検討した．

Research Products

• [Presentation] 吸引型マイクロチャネルによる線虫への高精度マイクロインジェクション (2016)
  • Author(s): 中島正博，綾村友貴，竹内大，久本直毅，長谷川泰久，福田敏男
  • Organizer: 第34回日本ロボット学会学術講演会
  • Place of Presentation: 山形
  • Year and Date: 2016-09-07
• [Presentation] Nanotool Feeding System for Efficient Nanomanipulation inside Electron Microscope (2016)
  • Author(s): Masahiro Nakajima, Nagao Kei, Masaru Takeuchi, Yasuhisa Hasegawa, Toshio Fukuda, Qiang Huang
  • Organizer: 16th IEEE International Conference on Nanotechnology (IEEE-Nano 2016)
  • Place of Presentation: Sendai
  • Year and Date: 2016-08-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ツールフィーディングシステムによるナノマニピュレーションの効率化 (2016)
  • Author(s): 永尾 圭，中島 正博，竹内 大，長谷川 泰久，福田 敏男
  • Organizer: ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2016-06-08
• [Presentation] Novel In situ Nanomanipulation Integrated with SEM-CT Imaging System (2016)
  • Author(s): Masahiro Nakajima, Masaru Takeuchi, Naoki Hisamoto, Toshio Fukuda, Yasuhisa Hasegawa, Qiang Huang
  • Organizer: 2016 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA 2016)
  • Place of Presentation: Stockholm
  • Year and Date: 2016-05-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Local Guiding of C. Elegans Inside Micro-Channel for Injection Operation (2015)
  • Author(s): Y. Ayamura, M. Nakajima, M. Takeuchi, N. Hisamoto, S. Pastuhov, Y. Hasegawa, T. Fukuda
  • Organizer: 2015 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII 2015)
  • Place of Presentation: Nagoya, Japan
  • Year and Date: 2015-12-11
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] インジェクションのための走電性を利用したマイクロチャネル内での線虫への位置決め (2015)
  • Author(s): 綾村友貴，中島正博，竹内大，久本直毅，パストゥホフストラヒル，長谷川泰久，福田敏男
  • Organizer: 第33回日本ロボット学会 学術講演会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-09-03