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Creation of high yield cell function modification method through the development of cytoplasmic transplantation microfluidic devices

Research Project

Project/Area Number 20K20551
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Hidehiro Oana  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20314172)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) オケヨ ケネディオモンディ  京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 講師 (10634652)
Project Period (FY) 2020-07-30 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2020: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
Keywordsマイクロ流体デバイス / 樹状細胞 / 免疫治療 / 細胞医療 / 細胞質移植
Outline of Research at the Start

本研究においては、微細加工技術により製作したマイクロ流体デバイス中での、異種細胞同士の1対1電気融合および融合体の再分離によって生じる細胞の形質変化(機能変化)を、細胞非侵襲的に1細胞レベルで経時追跡する。そしてその形質変化の過程、特に細胞質移植時の受容細胞の細胞周期との関連を明らかにすると共に、作製履歴が明らかな細胞のクローンを得ることにより、機能改変細胞の応用展開を加速する新手法を開発することを目指す。

Outline of Final Research Achievements

We have developed a microfluidic device capable of non-invasively tracking changes in cell function over time at the single-cell level caused by one-to-one electrofusion between heterologous cells and by re-separation of the fused cells. Then, we performed cytoplasmic transplantation experiments using Jurkat cells (cancer cells) as cytoplasmic donor cells and dendritic cells (PMDC05) as cytoplasmic recipient cells, followed by time-lapse observation of the transplanted dendritic cells.
The yield of cytoplasmic transplantation with this device was about 40% or higher. On the other hand, the majority of dendritic cells after cytoplasmic transplantation died within 12 hours after transplantation. It was indicated that the low cell density in culture affected the survival of the cells.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究においては、ゲノム改変を伴わない(エピジェネティクス[後天的ゲノム修飾]の調整のみによる)細胞機能改変を高収率に達成する手法の創生を目指し、細胞質移植およびタイムラプス観察を1細胞レベルで実施可能なマイクロ流体デバイス開発に取り組んだ。成果としては、開発したデバイスの有用性の確認と、タイムラプス観察を行うときの培養条件設定の指針が得られたことが挙げられる。今後は更に細胞を用いた実験を進めることで、細胞機能改変の最適条件を同定することが期待され、生命科学研究・医療/産業応用を問わず有用な、高収率な細胞機能改変手法へと発展することが期待される。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2023 2021 2020

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] A single-cell surgery microfluidic device for transplanting tumor cytoplasm into dendritic cells without nuclei mixing2023

    • Author(s)
      Kennedy Omondi Okeyo, Ryuta Hiyaji, Hidehiro Oana
    • Journal Title

      Biotechnology Journal

      Volume: 18 Issue: 1 Pages: 2200135-2200135

    • DOI

      10.1002/biot.202200135

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 巨大DNA封入リポソームと細胞との電気融合による遺伝子導入法の開発2020

    • Author(s)
      友竹将太郎,小穴英廣
    • Organizer
      日本分子生物学会年会 第43回年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Book] マイクロ・ナノ熱工学の進展2021

    • Author(s)
      小穴英廣、鈴木雄二(分担執筆)
    • Total Pages
      808
    • Publisher
      (株)エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      9784860437220
    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-08-03   Modified: 2024-01-30  

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