Project/Area Number |
20K05294
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 28050:Nano/micro-systems-related
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Research Institution | Tokyo Denki University (2022) National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2020-2021) |
Principal Investigator |
茂木 克雄 東京電機大学, 工学部, 教授 (20610950)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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Keywords | エクソソーム / イオン濃度分極 / イオン枯渇領域 / イオン交換膜 / マイクロ流体デバイス / exosome / ion depletion zone / microfluidic device / 液滴操作 / EWOD / 試薬調製 / 細胞培養 / がん悪液質 |
Outline of Research at the Start |
末期がん患者の多くが苦しむ「がん悪液質」は、がん細胞から分泌される小胞(エクソソーム)の機能による筋細胞の萎縮に起因していることが示唆されている。本研究では、エクソソームが骨格筋に疾患因子を伝達する動的な現象を捉え、がん悪液質発症メカニズムを解明しようとしている。そのため本研究期間中に下記の2項目に取り組む。 ① 骨格筋周辺の生体内現象の可視化システムを開発する。 ② 筋細胞組織へのエクソソームの作用を可視化する。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、エクソソームが骨格筋に疾患因子を伝達する動的現象を捉えようとしており、最終的にはがん悪液質の発症メカニズムを解明しようとしている。 本年度は、昨年考案したElectro Wetting On Dielectric(EWOD)を取り入れたマイクロ流体技術により血管周辺の細胞組織を模擬したシステムの開発を進めた。細胞培養については、独自に考案した凹凸構造を有するマイクロ流体デバイスを使用し、血管内皮細胞を流路内に整列固定させて培養することに成功した。この培養方法では、細胞のサイズソーティングや、流路内固定、培養液の送液、試薬の導入の全てを、流路の出入口に滴下した液体の水頭差のみで行えるようにしている。そのため、シリンジポンプなどの機器を流路に取り付ける必要がなく、システムをコンパクトにできる上に、機器脱着によるコンタミネーションも防げる。さらに本年度は、細胞培養液や検査薬を流路の出入口に滴下するための装置の開発も進めた。この装置は、ロボットアームと電動マイクロピペットで構成されており、Wifiによる無線通信で操作できるため、培養細胞を扱う研究分野で最も大きな課題であった研究者の手技による煩雑な作業の自動化が可能である。これにより、調製試薬の品質が担保されるため、人的エラーを抑制した実験の解析結果が自動かつ大量に得られるようになる。この装置をシステムの基礎に据えることで、来年以降の研究を加速させていく。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当該年度は、所属機関が変わったため実験環境を一から構築する必要があった。そこで、デバイス開発で必要となる高精度微細加工や無塵室内プロセスについては、微細加工の設備を一般開放している4大学ナノ・マイクロファブリケーションコンソーシアムのクリーンルームを利用して研究を進めた。また、生命科学実験やロボット開発については、京都薬科大学や一関高専の研究者の助力を得ることで進めることができた。これらの学外協力により、単独では実現できなかった技術開発が可能になり、所属機関の変更による遅延の影響を極力抑えることができた。結果として、新所属機関の実験環境を整備しながら、研究を進めることができた。
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Strategy for Future Research Activity |
ロボットとEWODによる液滴操作技術については、本年度に引き続き外部施設を利用していくことで、実験項目の修正や変更をすることなく研究を遂行する。また現在、所属機関内に細胞培養実験の環境を整備しており、研究環境が構築され次第、細胞組織を用いた実験を進めて研究を加速させていく。
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Report
(3 results)
Research Products
(23 results)