Electrophoretic analysis on cytoplasmic molecules and organelles in single cells using microfluidic fractionation

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02072
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 19010:Fluid engineering-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Shintaku Hirofumi 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 理研白眉研究チームリーダー (80448050)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 1細胞 / RNA / 次世代シーケンス解析 / マイクロ流体 / 分子バーコード / 電気泳動

Outline of Final Research Achievements

This research project aimed to develop a microfluidic system that extracts granules and cellular organelles with the native states from single cells and analyzes the physicochemical characteristics by electrophoresis and the molecular components in the subcellular structures via high-throughput sequencing by extending the SINC-seq (single-cell integrated nuclear and cytoplasmic RNA-sequencing). To this end, we developed a new microfluidic system that parallelized the 48 channels for the on-chip electrophoretic analyses and color-coded hydrogel beads for integrating the on-chip analyses and off-chip high-throughput sequencing.

Free Research Field

マイクロ流体工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々の研究グループが独自に開発した細胞質-核分画技術におけるRNA流動を詳細に調べることで電気泳動がRNA長さに非依存的な抽出を実現する上で有利であることを明らかにした．このことは，電気泳動を活用した前処理技術が網羅遺伝子発現解析を実施する上で優位性を有することを意味している．また，新しいマイクロ流体システムの開発過程においてカラーコードハイドロゲルビーズ等，広範な用途への応用が期待できる要素技術の創出も達成することができた．