ダイナミックな細胞内外輸送現象の1細胞定量解析法

• Project Area: Molecular Soft-Interface Science
• Project/Area Number: 21106502
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 珠玖 仁 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 准教授 (10361164)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2010: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2009: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: プローブ顕微鏡 / パッチクランプ / エンドサイトーシス / 膜輸送 / PCR

Research Abstract

本研究では、ソフト界面を介する細胞内外輸送現象を1細胞レベルで定量的に解析する手法を開発し、それらを組合せ、遺伝子導入やドラッグデリバリーのメカニズム解明と効高率化に貢献することを目標とする。本年度は、上皮成長因子受容体(EGFR)-EGF結合を介するエンドサイトーシス過程を追跡する。
(1)電気化学イメージングによるエンドサイトーシスのリアルタイムモニタリング:昨年度に引き続き、生細胞の膜表面に存在する上皮成長因子受容体(EGFR)の電気化学イメージングを検討した。生細胞電気化学イメージングから、メナジオンや酸素の細胞内反応・細胞膜透過現象を評価した。金ナノ粒子をプローブとしてEGFRを免疫標識し、光散乱に基づき細胞の内外を識別可能かどうか基礎的検討を実施した。我々が独自に開発した電気化学多点計測デバイスのスループットを大輻に改善・改良できた。
(2)パッチクランプ法:イオン電流をプローブ-サンプル間距離制御に用いるSICM(scanning ion-conductance microscopy)により、単一細胞の形状-電気化学同時イメージングに成功した。電気化学イメージングを可能とする複数タイプのナノプローブを試作し、白金電極に加えて炭素電極タイププロープの開発に成功した。マクロファージに着目し、マクロファージ活性化因子の添加に伴う、形態変化,膜容量変化・活性酸素産生能の同時評価を実施した。
(3)PCRに基づく核酸分析法(1cell RT-PCR):ブローブを改良し1細胞ごとのmRNA回収定量を実施した。アルカリホスファターゼをモデルタンパク質として、回収したタンパク質の酵素活性を電気化学的に評価する流体デバイスの開発を実施した。

Research Products

• [Journal Article] Addressable electrode array device with IDA electrodes for high-throughput detection, (2011) (2011)
  • Author(s): K.Ino, et al.(他5名)
  • Journal Title: Lab Chip Volume: 11 Pages: 385-388
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Influence of tip size on single yeast cell imaging with scanning electroch emical microscopy (2011)
  • Author(s): K.Nagamine, Y.Takahashi, K.Ino, H.Shiku, T.Matsue
  • Journal Title: Electroanalysis Volume: 23(印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chronoamperometric characterization of secreted alkaline phosphatase from single cell entrapped in a poly (dimethylsiloxisane) microwell (2010)
  • Author(s): H.Shiku, J.Suzuki, T.Murata, K.Ino, T.Matsue
  • Journal Title: Electrochimica Acta Volume: 55 Pages: 8623-8627
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Topographic Imaging of Convoluted Surface of Live Cells by Scanning Ion Conductance Microscopy in a Standi Approach Mode (2010)
  • Author(s): Y.Takahashi, et al.(他7名)
  • Journal Title: Phys.Chem.Chem.Phys. Volume: 12 Pages: 10012-10017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Simultaneous non-contact topography and electrochemical imaging by SECM/SICM featuring ion current feedback regulation (2010)
  • Author(s): Y.Takahashi, et al.(他6名)
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. Volume: 132(29) Pages: 10118-10126
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chronoamperometric characterization of secreted alkaline phosphatase from single cell entrapped in a poly(dimethylsiloxisane)microwell (2010)
  • Author(s): H.Shiku, et al.
  • Journal Title: Electrochimica Acta 55(印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electrochemical Characterization of Enzyme and Immunoglobulin G Patterned Using Microcontact Printing (2010)
  • Author(s): H.Shiku, et al.
  • Journal Title: Electrochemistry 78 Pages: 122-125
  • NAID: 130002150571
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of immunosensors using a microfluidic device with an interde gitated array electrode modified with antibodies (2010)
  • Author(s): Y.Hirano, et al.
  • Journal Title: Electrochemistry 78 Pages: 175-177
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rapid and simple immunosensing system for simultaneous detection of tumor markers based on negative-dielectrophoretic manipulation of micronarticles (2010)
  • Author(s): H.J.Lee, et al.
  • Journal Title: Talanta 81 Pages: 657-663
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electrochemical Monitoring of Hydrogen Peroxide Released from Leucocytes on Horseradish Peroxidase Redox Polymer Coated Electrode Chip (2010)
  • Author(s): K.Y.Inoue, et al.
  • Journal Title: Biosens.Bloelectron 25 Pages: 1723-1728
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electrochemical topography of a cell monolayer with an addressable microelectrode array (2010)
  • Author(s): Z.Lin, et al.
  • Journal Title: Chem.Commun. 46 Pages: 559-561
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Addressable Electrochemiluminescence Detection System Based on Redox-cycling of Ru(bpy)_3^<2+> (2010)
  • Author(s): Z.Lin, et al.
  • Journal Title: Chem.Commun. 46 Pages: 243-245
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electrochemical Detection of Epidermal Growth Factor Receptors on a Single Living Cell Surface by Scanning Electrochemical Microscopy (2009)
  • Author(s): Y.Takahashi, et al.
  • Journal Title: Anal.Chem. 81 Pages: 2785-2790
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ダイナミックな細胞内外輸送現象の1細胞定量解析法 (2011)
  • Author(s): 珠玖仁
  • Organizer: 文部科学省科学研究費補助金・新学術領域研究「ソフトインターフェースの分子科学」(略称・ソフト界面)第五回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京理科大学森戸記念館
• [Presentation] Electrochemical imaging techniques with scanning probe and addressable microelectrode array (2010)
  • Author(s): H.Shiku
  • Organizer: Pacifichem 2010
  • Place of Presentation: Convention Center, Honolulu, Hawaii, USA
  • Year and Date: 2010-12-15
• [Presentation] 多機能ナノ電気化学顕微鏡によるソフト界面へのアプローチ (2010)
  • Author(s): 珠玖仁
  • Organizer: 第59回高分子討論会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Presentation] 電気化学顕微鏡SECMによる動物細胞内在性酵素の評価 (2010)
  • Author(s): 珠玖仁
  • Organizer: 電気化学会第77回大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2010-03-30
• [Presentation] Electrochemical characterization of alkaline phosphatase and respiration activities from mouse embryo bodies (2010)
  • Author(s): H.Shiku
  • Organizer: 6^<th> International Symposium on Organic Molecular Electronics (ISOME2010)
  • Place of Presentation: Chiba University, Chiba, Japan
• [Presentation] ダイナミックな細胞内外輸送現象の1細胞定量解析法 (2010)
  • Author(s): 珠玖仁
  • Organizer: 文部科学省・科学研究費補助金・新学術領域研究「ソフトインターフェースの分子科学」第四回 領域会議
  • Place of Presentation: 筑波大学総合研究棟
• [Presentation] 密閉系マイクロウェルアレイによる遺伝子導入HeLa細胞の電気化学的評価 (2009)
  • Author(s): 珠玖仁
  • Organizer: 2009年電気化学会秋季大会
  • Place of Presentation: 東京農工大学、小金井
  • Year and Date: 2009-09-10