2019 Fiscal Year Annual Research Report
「その場」環境制御システムによる細胞内構造の刺激応答計測と解析
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19H02097
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
小嶋 勝 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (00533647)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ナノマイクロメカトロニクス / マイクロ・ナノデバイス / 刺激応答計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、細胞外の環境を「その場」で制御し、その環境変化という刺激に対する細胞内構造の変化を計測し、さらに、この刺激応答計測結果を解析可能なシステムの実現に取り組む。
細胞組織の遺伝子発現・分化過程の原理究明は病理の解明や再生医療に重要な役割を果たす。この原理究明の1つの方向として、単体細胞内・ 少数細胞レベルでの刺激応答計測があげられる。そこで、細胞一つ程度の大きさの微小物体の局所力学刺激・化学刺激が可能な刺激応答計測用マイクロハンドシステムを基盤として発展し、本システムの高精度・高速化・自動化を実現する。さらに、光ピンセット技術と融合したシステムを構築することで効率の良い計測も実現し、生命現象の解明に適用する。特に、生命の基本単位である細胞の細胞 内小器官に注目し、細胞の内部構造を含む物理化学特性と機能発現との関係の解明を目指す。
2019年度は、対象細胞への局所刺激を行うための多自由度・高性能マイクロハンドの実現に取り組み、小型、高剛性、高精度で設置容易なマイクロハンドを新たに設計した。また、高感度な力学刺激応答計測可能なエンドエフェクタの実装も進め、高感度力計測可能なMEMSセンサを実装したエンドエフェクタを作製し、その評価を行った。さらに、この力学刺激を印加可能なエンドエフェクタを用いて、細胞ごと細胞核を押しつぶすことで細胞核へ力覚ストレスを印加し、剛性の評価を行った結果、細胞核由来と思われる反力の計測に成功した。
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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
2019年度は、新たな細胞解析用の多自由度・高性能マイクロハンドの実現に取り組み、小型、高剛性、高精度で設置容易なマイクロハンドを設計し、対象細胞への局所刺激を行うための基礎を確立した。また、細胞計測の精度を高めるため、高感度な力学刺激応答計測可能なエンドエフェクタの実装も行なった。高感度力計測可能なMEMSセンサを実装した平板形状のエンドエフェクタを作製し、C2C1２細胞を用いて評価を行った。この平板形状のエンドエフェクタを用いて、細胞ごと細胞核を押しつぶした場合、その剛性計測の結果から、細胞核由来と思われる反力の計測に成功した。さらに、細胞の状態に依存してこの反力が変化することを見いだしており、今後の発展が期待される。以上のように，システムの基盤の形成及び、細胞を対象とした検証実験を行い、良好な結果を得られており、計画が順調に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞計測の効率化を進めるため、光ピンセットを融合したシステムの拡張を行う。また、並行して様々な細胞株を用いた計測実験をすすめ、細胞の内部構造を含む物理化学特性と細胞の機能発現との関係の解明を目指す。
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