2018 Fiscal Year Annual Research Report
3次元細胞集合体の内部における生存機能を可視化する革新的イメージング技術の創出
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18J21579
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
村田 勇樹 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | モレキュラービーコン / mRNA / アポトーシス / 細胞内徐放 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度は、細胞の生存機能を可視化するための基盤技術開発を行った。モレキュラービーコン（MB）は、細胞内で様々な生物機能を制御するmRNAを汎用的に可視化するための核酸イメージングプローブである。そこで、MBを細胞内に効率よく導入し、その細胞内動態を制御することで、細胞の生存機能を可視化することを試みた。アポトーシス細胞（=死細胞）でのみ特異的に発現するカスパーゼ-3のmRNAを検出するMBを設計し、生体吸収性高分子であるゼラチンからなるナノ粒子にMBを内包させた。MB内包ゼラチンナノ粒子をin vitroで単層培養された間葉系幹細胞に取り込ませることで標識し、アポトーシスを誘導した。その結果、MB内包ゼラチンナノ粒子は、既存のアポトーシス検出方法に比較して、より初期かつ低レベルのアポトーシスを細胞非破壊的に可視化することができた。さらに、ゼラチンナノ粒子の分解性を材料学的に制御することで、より長期にわたってMBを細胞内で徐放し、細胞内mRNAの検出活性を長期化することができた。以上の研究成果より、MB内包ゼラチンナノ粒子は、細胞死可視化センサーとして有効に機能することがわかった。また、細胞死可視化センサーの細胞死応答性および細胞死検出期間の観点から、その作製条件および細胞標識条件は既に最適化され、次年度以降の研究をスムーズに遂行することができる。
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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
当初の計画通り、細胞死可視化センサーを作製し、その作製条件について最適化を行った。作製された細胞死可視化センサーは、間葉系幹細胞のアポトーシスを感度よく検出することができた。さらに、細胞内徐放技術を適用することで、その検出活性を長期化することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
MB内包ゼラチンナノ粒子は細胞死可視化センサーとして有効に機能することがわかった。しかしながら、本研究課題の目的である細胞集合体内部やin vivoにおいて、その蛍光強度および細胞死に対する応答性に問題が生じた場合に備えて、activatable量子ドットを用いた検討を引き続き行う。次年度以降は、細胞死可視化センサーによって標識された細胞から、異なるサイズや形状をもつ細胞集合体を構築し、共焦点レーザー顕微鏡を用いることで集合体内部における細胞死を非破壊的にイメージングする。細胞死可視化センサーの性能を基に、集合体内部における死細胞数と細胞死の位置（深さ）との相関を評価する。集合体のサイズと形状が、集合体内部の細胞死（細胞数・内部の深さ・いつ細胞死が起こるか）に及ぼす影響についても調べる。
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