2021 Fiscal Year Annual Research Report
A gene delivery microdevice utilizing atmospheric pressure plasma targeting for single cells
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19H04457
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
熊谷 慎也 名城大学, 理工学部, 教授 (70333888)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
朝日 通雄 大阪医科薬科大学, 医学部, 教授 (10397614)
清水 鉄司 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (70803881)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 遺伝子導入 / 大気圧プラズマ / マイクロデバイス / 細胞 / プラズマオンチップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
『刺激を与えて、細胞を制御する』、医工学のみならず生命科学における究極的なテーマといえる。近年、細胞に加える刺激として物質の第4の状態であるプラズマを活用し、医療・生物学に応用する研究が著しく進展している。プラズマ中には、荷電粒子・化学活性種・フォトンといった活性種が含まれている。これらの活性種に起因する効果は細胞内への物質導入に活用され、高効率な遺伝子導入等が報告されているが、メカニズムは不明な点も多い。そこで本研究では、申請者が開発した、一つの細胞に対して直接プラズマ刺激を加えることの可能なマイクロデバイスを用いて、プラズマ中の活性種に起因する電気／化学／光作用が細胞に与える効果を明らかにする。これら三つの刺激を協調的に作用させることで、従来の手法を超える、遺伝子等の細胞内部への高効率導入技術確立を試みる。
2021年度は、特に以下の項目について研究を進めた。
【1.細胞内への物質導入の評価】2020年度までに明らかにした、細胞内への物質（蛍光試薬）導入が促進されるプラズマ照射条件において、細胞表面の形状を、走査型電子顕微鏡（SEM）を用いて測定した。その結果、プラズマ照射時間に対する細胞膜表面の構造の時間変化をとらえた。細胞内への物質導入が促進される条件における、細胞表面における特徴的な構造を明らかにした。【2.プラズマを用いた細胞内への遺伝子導入】細胞内への物質（蛍光試薬）が導入される条件でプラズマ照射を行い、細胞内に緑色蛍光タンパク質（GFP）をコードしたプラスミドDNAを導入し、GFPを発現させ、GFPに由来する緑色蛍光の検出に成功した。【3.プラズマ照射型物質導入マイクロシステムの改良】マイクロスケールにおける微小な気液界面を活用して、細胞に直接プラズマを照射し、その細胞のみに物質（蛍光試薬）導入が可能なプラズマ照射条件を明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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