2021 Fiscal Year Annual Research Report
Modification of neuronal function using push-pull system
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19K05227
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
河西 奈保子 東京都立大学, 大学教育センター, 教授 (50393749)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内山 一美 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 教授 (40151899) [Withdrawn]
毛 思鋒 東京都立大学, 都市環境学部, 助教 (40885315)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | プッシュプルシステム / 微小溶液 / 細胞 / 神経成長因子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，プッシュプルシステムを用いて局所的に薬物を投与し，細胞の成長制御や機能改変を行う．2021年度は最終年度であり，プッシュプルシステムによる単一細胞の局所染色および改変に成功した．さらに，その細胞の機能変化を高感度に検出するため，単一細胞から放出される物質の計測，単一細胞計測のための金ナノワイヤセンサの創生 を進めた．これらは，単一細胞をターゲットにした超高感度のガンの極早期診断と治療，前処理不要な細胞検査によるテイラーメード医療への展開が期待されるとともに，本テーマである細胞の局所操作を目指す基礎技術であり，狙った細胞のみを操作し得る新規ツールである．それぞれの概要を説明する．
1）プッシュプルシステムを用い，単一の神経様細胞の局所染色および改変に成功した．神経様細胞に分化したPC12の単一細胞の局所のみに薬物刺激を付加することができ，細胞内局所のカルシウム濃度上昇，Gap-junctionを介した隣接する細胞への移動を確かめた．一方，PC12へのNGF刺激により，分化のごく初期段階で細胞の形態変化が観察できるということを突き止めた．細胞の局所領域のみの薬物投与が可能にする革新的技術は今後様々な単一細胞操作への応用が可能となる．
２）プッシュプルシステムを用い，単一がん細胞および細胞集団から放出される電気化学的乳酸計測により細胞のふるまいに関する知見を得た．単一細胞レベルの高感度検出のみならず，生体組織の基本となる細胞集団では基質となるグルコース濃度の枯渇による挙動の変化を検出することに成功した
３）プッシュプルシステムにより作製した金ナノワイヤ技術を用い，生体分子の超高感度センシングを実現した．本手法により，今後，単一細胞由来の生体分子を計測することで，局所改変した細胞の挙動を確認することができ，細胞間相互作用の定量的解析に極めて有効であることが確かめられた．
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