2018 Fiscal Year Annual Research Report
Single cell manipulation and gene expression analysis for "Singularity Biology"
| Project Area | Singularity biology |
|---|
| Project/Area Number |
18H05411
|
|---|
| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
|---|
Principal Investigator |
城口 克之 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (00454059)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
|
| Keywords | １細胞解析 / 細胞操作 / 網羅的遺伝子発現解析 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
“シンギュラリティ生物学”の創生に向けて、本研究では、シンギュラリティ細胞やシンギュラリティ現象が起きる際の細胞の内部状態（遺伝子発現）はどうなっているのか？ シンギュラリティ細胞が出現する時の最初の変化は何なのか？ という問いに答えるための研究を行っている。具体的には、イメージングで特定した細胞を分取して網羅的遺伝子発現解析を行うシステムを開発し、領域内で開発する広視野顕微鏡に実装する。これにより、新学術領域内外の研究者が対象としているシンギュラリティ現象を解析して、シンギュラリティ細胞の分子マーカーを決定するとともに、シンギュラリティ現象をもたらすメカニズムを分子（遺伝子）レベルで理解することを目的としている。
本年度は、細胞の分取を正確に行うために、コンピュータでニードルを操作し、モニタに写る細胞をクリックすることで、その細胞を分取するシステムを自動化した。これにより、実験者のトレージングや操作技術によらず、安定して細胞を分取できるようになった。また、遺伝子発現解析において、独自に開発してきたDNA分子バーコードの新しい機能を導入した。これにより、遺伝子発現の定量の精度が高くなる。さらに、細胞の分取システムを領域内で開発してきている広視野顕微鏡に実装するため、動作範囲に影響する設置位置や、顕微鏡の動きと連携させるために方法などについて、検討・打ち合わせを開始した。双方の状況をすり合わせるために、継続的な議論が必要になる。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
細胞分取のためのニードルの位置をコンピュータで操作し、リアルタイムでモニタに写っている細胞画像をクリックすることで、ターゲットとした細胞を分取するシステムを自動化することができた。細胞の密度が濃い時でも、ターゲットとした細胞のみを分取できるためには、ニードルで吸い上げる溶液量を少なくする必要があるが、企業と連携してポンプを調整することで、より少量の溶液を安定して扱えるようになった。
網羅的遺伝子発現解析において、これまでに独自に開発してきたDNA分子バーコードの新しい機能を導入し、解析パイプラインの改良を行った。これにより、定量解析の精度がより高くなる。多数の細胞の解析に対応していくために、さらなる改良が必要となる。
３次元サンプルの解析へ向けて、関連機器の選定を開始した。
細胞の分取システムを、領域内で開発してきている広視野顕微鏡に実装するため、動作範囲に影響する設置位置や、顕微鏡の動きと連携させるために方法などについて、検討・打ち合わせを開始した。双方の状況をすり合わせるために、継続的な議論が必要になる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
顕微鏡イメージングで同定した細胞を分取し、その遺伝子発現を解析するシステムを継続的に開発する。細胞を分取する装置においては、１つの細胞がウェル内に確実に吐き出されたかを確認するために、ニードルの先と細胞がウェルに入る時の様子を観察・記録できるシステムを開発する。さらに、機器を制御するプログラムを開発し、観察した細胞の位置の同定と移動、細胞の吸い込み、アームの移動、細胞の吐出しの全工程を自動化する。網羅的遺伝子発現解析システムにおいては、分取した細胞からcDNAライブラリを作製する工程を自動化するため、機器操作のプログラムをコードする。また、シークエンスの結果から遺伝子発現を解析するパイプラインを完成させる。
３次元組織からの解析においては、効率よく切片化する条件を検討する。
細胞を分取する装置の広視野顕微鏡（AMATERAS）への導入を行うため、総括班と連携し、AMATERASへの細胞分取装置導入の検討を開始する。AMATERASで観察した細胞を分取できるようにするため、ニードルをAMATERASの観察ステージ上で操作できるようにする。分取装置用の設置機器の位置をデザインし、セッティングを行う。
|
