Effect of cell surface roughness on WBC capture using antibody
| Project/Area Number |
22K04900
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 28050:Nano/micro-systems-related
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
早瀬 仁則 東京理科大学, 理工学部機械工学科, 教授 (70293058)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 修平 東京理科大学, 研究推進機構生命医科学研究所, 講師 (20385553)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | マイクロ流路 / 白血球除去 / 特異吸着 / 抗体 / マイクロスリット / CTC / マイクロ流体デバイス / 循環腫瘍細胞 / 白血球 |
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| Outline of Research at the Start |
マイクロ流体デバイスにより血液から大きめの細胞を選別することでCTC (循環腫瘍細胞)の捕捉を試みているが、この方法では白血球の混入が避けられない。そこで、白血球除去に向けて、生体分子のアフィニティ利用を試みてきたが、白血球を捉えるには流れを止めて吸着を待たなければならなかった。本研究では、捕捉が困難な原因として、細胞表面の凹凸にあると考える「凹部仮説」を提唱し、この仮説を、狭隘スリット部を有するマイクロ流路により検証する。その上で、細胞を流路壁面に押し付ける仕組みを設けた高スループットな白血球捕捉デバイスを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞表面に凹凸があり、凹部の抗原が抗体と接触しないことが低い吸着率の原因と考える凹部仮説を提唱している。強制的に細胞を壁面に押し付けるマイクロ流路を用いて、壁面への吸着状況を観察することで、仮説の検証を試みた。流路に狭隘部を設けることで、細胞を壁面に押し付ける。具体的には、幅10-4μmのスリットを有するマイクロポストアレイを有する流路基板をシリコン微細加工により作製した。
この狭隘スリット部を細胞が通過する際に、細胞表面が壁面に接触することで特異吸着が促進されることを期待した。スリット部では、流速が遅い場合、細胞の寸法による単純な流路閉塞が生じる一方で、流速が早い場合には、細胞が受ける流体からの抗力が特異吸着を上回り捕捉されなくなる。そこで、流路壁面に抗体修飾はせずに、単純な閉塞を生じない流速を実験的に求め、10μL/minで実験を進めることにした。数値シミュレーション（Comsol）では、スリット部に球状の固形物が存在する場合に受ける抗力は約5nNと見積もられ、当研究グループの先行研究による実験では、壁面と細胞との吸着力を約5nN（両面で10nN)と見積もっており、非特異的な吸着を排除する妥当な流量と考えた。この流量で、抗体修飾の有無による吸着率の差を計測した。抗体を修飾していない場合に約10%であったのに対し、抗体を修飾した場合の捕捉率は約80%に上昇しており、高い捕捉率が観察された。細胞の壁面押しつけにより捕捉率が向上したことから、凹部仮説を支持する結果と考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
狭隘スリット部において、従来の平板では見られなかったような特異吸着によるJurkat細胞の高い捕捉率を実現できており、順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
狭隘スリットを用いた凹部仮説検証は、概ね順調に進んだ。今後は、引き続き、狭隘スリットを有する流路を用いて、白血球を活性化させた状態において、吸着状況を観察する。また、壁面への押しつけが、特異吸着に有効であることが分かったため、この知見を活かして、白血球捕捉デバイスを構築する。当初の計画通り、壁面に吸い込み穴を設け、細胞を吸い寄せることにより、強制的に細胞表面と壁面とを接触させることを狙う。一列のみの流路で、原理を検証した後、複数列を形成したマイクロ流体デバイスに発展させて、高いスループットを実現したい。
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)
