2016 Fiscal Year Annual Research Report
Cell-fusion-based single-cell surgery and its application to epigenetic studies
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15H02009
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鷲津 正夫 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (10201162)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
オケヨ ケネディオモンディ 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (10634652)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | マイクロ・ナノデバイス / 移植・再生医療 / 静電気 / 細胞融合 / バイオナノテクノロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者らは，微細加工技術により作られた細胞核の直径より小さいオリフィスをはさんで細胞融合を行い，融合した細胞の間で，核内の遺伝子の移動を伴わずに，細胞質中の因子や細胞膜チャネル等を移植するという独創技術を開発した。本研究では，特に，「腫瘍細胞と樹状細胞を一旦融合し，その後に再分離することにより，腫瘍細胞の遺伝子自体は腫瘍細胞の中に閉じ込めたまま，腫瘍細胞の持つ細胞内/細胞表面抗原を樹状細胞へと移植し，樹状細胞の抗原提示能を利用して，免疫療法の細胞ワクチンとして用いる」という遺伝子混合をともなわないエピジェネティックな新しい細胞機能修飾法について，基礎過程を解明するとともに，品質の評価法について研究を行った。さらに，この1細胞間移植手術の，細胞初期化・分化や，細胞機能制御への応用について研究を行った。
特に，本年度は，体細胞とES細胞の融合後の経時観察に成功した。現在までに，初期化例数回のうち，経時観察が行えたのは1例のみであるが，この例では，融合後7時間ほどで細胞分裂が生じ，2回目の分裂後に初期化因子Oct4の発現をし，3回目程度の分裂以降にその発現量が明確な蛍光として観察されるほどに急増した。
また，細胞融合を用いてiPS細胞の細胞質を移植することにより体細胞の初期化を行う手法についても試行を行った。いずれの研究においても，融合後の細胞生存率がクリティカルパスになっている。今後，培養条件等の最適化を行っていく予定である。
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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
平成27年に，体細胞とES細胞の融合後培養法の最適化の過程において、ES細胞の持つ初期化因子によって体細胞が初期化されるという過程の経時観察に成功した。そこで，この現象の本質を見極めるべく、融合細胞の初期化の高収率化のための培養法の確立と、初期化過程における核の挙動の観察を行う必要が生じた。現在までに，初期化例数回のうち，経時観察が行えたのは1例のみであるが，この例では，融合後7時間ほどで細胞分裂が生じ，2回目の分裂後に初期化因子Oct4の発現をし，3回目程度の分裂以降にその発現量が明確な蛍光として観察されるほどに急増した。
一方，初期の目的である腫瘍細胞と樹状細胞の融合による細胞ワクチンの製作過程の研究についても，また，この細胞質移植の応用による，iPS細胞の細胞質の体細胞への移植に関しても，技術的に可能であることは実証されたが，異物を受容した細胞の生存率の低さが解決されるべき問題となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き，細胞質移植を受けた細胞の生存率の向上のための最適化を行う。また，細胞質移植による細胞初期化に関しては，入手が容易なiPS細胞から体細胞への細胞質移植による初期化を試みる。
同様の技術は，細胞内在性因子・細胞表面タンパク・膜チャネル等の移植を可能にする細胞手術法，リポソーム等の人工ベシクルを利用した細胞内投薬法，など，今後の再生医療等で必要になるであろう，1 細胞レベルでの機能制御・改変・分化誘導などの有力な手段となることも期待されるので，この方面への適用も念頭におきつつ開発を進める。
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