2020 Fiscal Year Annual Research Report
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19H02739
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
福山 真央 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (40754429)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | マイクロ水滴 / 細胞分離 / 逆ミセル / イムノアッセイ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
再生医療の分野においては「細胞の品質管理」の観点より、高速・高選択性・ダメージレスな細胞分離・精製法の開発が望まれる。しかし、現在普及するFluorescence Activated Cell Sorting system (FACS)やMagnetic Cell Sorting System (MACS)では、この3つの要件を同時に満たすことはできなかった。本研究では、ナノ粒子の逆ミセルへの輸送現象を細胞分離の原理として用い、超高速・ダメージレス細胞精製法の開発を目指す。
本年度は、マイクロメートルサイズの油中水滴（マイクロ水滴）中でのナノ粒子修飾抗体を用いたイムノアッセイについて検討した。前年度の結果に基づき、ナノ粒子の分配挙動を利用したイムノアッセイを試みたが、ナノ粒子修飾抗体が逆ミセルに分配せず予想通りの結果を得ることができなかった。また、凝集イムノアッセイを検討したが、抗原濃度に応じた凝集体の形成が確認できなかった。一方で、ナノ粒子修飾抗体の界面吸着挙動に着目し、ナノ粒子修飾抗体-抗原-蛍光修飾抗体の界面局在を検出に用いたイムノアッセイを実証できた。現段階では、1 フェムトモル 程度のIgGの検出が可能であることが分かった。
また、逆ミセルを接触させたマイクロ水滴中での細胞の生存率について検討した。イムノアッセイでは1時間程度逆ミセルとマイクロ水滴を接触させる必要がある。培養が容易なJurkat T細胞を用いて検討を行った結果、ポリビニルピロリドンを入れることにより、細胞の生存率が飛躍的に向上し、1時間後も80％以上の細胞が生存していることが分かった。
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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
本年度は、粒子修飾抗体を用いたイムノアッセイ法の確立を目標とした。予定していた粒子の分配・凝集挙動を利用したイムノアッセイは実現しなかったが、粒子の界面吸着を利用したイムノアッセイが実証できた。特に、特定の条件の粒子を用いると、粒子が界面で均一な膜を再現性高く形成することが分かった。これはマイクロ水滴の分析操作開発において重要な知見であると考えている。本現象を利用することでイムノアッセイ以外にも新たなマイクロ水滴内操作が実現可能であると期待する。
また、本年度は逆ミセル接触時におけるマイクロ水滴において、細胞の生存率向上のための検討を行った。現在の生存率は80％でまだ向上の余地があるものの、本年度の結果より、油水界面へのタンパク質吸着を抑制する試薬の添加が、細胞生存率の向上につながるという指針が得られた。
以上を踏まえ、本年度はおおむね順調に進展していると結論付けた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の結果を踏まえ、今後は以下の項目について検討する。
1)粒子の界面吸着を利用したマイクロ水滴内イムノアッセイ法において、磁性粒子を用いたイムノアッセイの可能性を模索する。現段階では、蛍光修飾抗体を用いて蛍光顕微観察によって抗原の検出を行っている。本イムノアッセイ法の抗原検出において磁性粒子の適用が可能か検討する。
2) マイクロ水滴内での凝集イムノアッセイについて引き続き検討を行う。現在凝集イムノアッセイができてない原因は、マイクロ水滴内の溶液の撹拌が不十分であることだと考えている。そのため、マイクロ流路にマイクロ水滴を通過させることで水滴内の循環流を誘起し、ナノ粒子凝集体の形成を促進する。
3)マイクロ水滴の磁気ソーティング条件を検討する。具体的には、磁気ソーティングが達成可能な磁器粒子量と、マイクロ水滴を安定に操作するための磁気ソーティング装置の壁面濡れ性の検討を行う予定である。
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