2017 Fiscal Year Annual Research Report

Development of Massively Parallel Single-Cell Processing System for Regulation of Cellular Functions with High Throughput

Research Project

Project/Area Number	15H03901
Research Institution	Toyohashi University of Technology
Principal Investigator	柴田隆行豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10235575)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	沼野利佳豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30462716)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords	細胞機能発現制御 / 細胞処理システム / 細胞内デリバリー / バイオMEMS
Outline of Annual Research Achievements	本研究では，高度先進医療技術・革新的医薬品開発における次世代産業化のイノベーション創出を支援するキーテクノロジーとして，MEMS技術によって作製した中空構造を有するSiO2製ナノニードルアレイを細胞操作・計測用プローブとして利用した細胞機能発現制御技術の開発を目的として実施した．得られた研究成果は以下のとおりである．（1）自動調心機能付きPDMS製マイクロチャンバアレイを用いた細胞捕獲実験を行い，細胞懸濁液滴下後40min以内で細胞捕獲率90%以上を達成した．また，細胞を位置決め精度1.7±0.7μmでチャンバアレイ内に配置が可能であることを示した．（2）誘電泳動力による細胞の保持力を有限要素法によって解析した結果，220nN程度であることがわかった．また，細胞内Ca2+測定試薬（蛍光試薬Fluo 3-AM）を用いて，誘電泳動による細胞配列過程における電場ストレス応答を調査した．その結果，細胞膜に作用する電界強度が800kV/m以上でストレスが誘起され，細胞死に至ることがわかった．一方，流体中を泳動（～70μm/s）する細胞にはストレスが誘起されないことも明らかとなった．（3）自作の顕微ラマン分光装置と市販のAFMプローブ（平均粒径60nmのAgナノ粒子を担持）を用いて，細胞内の生体分子のダイナミクス観察の基礎的検討を行った．その結果，細胞内の分子の時系列変化が捉えられることを実証した．さらに，細胞核内と葉状仮足におけるラマンスペクトルに明確な差異が認められることを明らかにした．
Research Progress Status	29年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	29年度が最終年度であるため、記入しない。