2021 Fiscal Year Research-status Report
Cell observation platform using biological nanopore probes
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19K15418
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
庄司 観 長岡技術科学大学, 産学融合トップランナー養成センター, 特任講師 (80788258)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡 / ナノポアセンシング / 生体ナノポア / 脂質二分子膜 / ハイドロゲル / ナノピペット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ポア形成膜タンパク質をプローブ先端に再構築した生体ナノポアプローブとマイクロ流路を組み合わせた、新たな細胞観察プラットフォームの開発を最終的な目標としている。生体ナノポプローブを用いた細胞観察手法を確立することにより、細胞から放出される分泌物質の局所センシングが可能となり、細胞生物学、創薬、再生医療工学などの分野において、新たな細胞観察手法を提案することが可能となる。本年度は、プローブの位置制御システムを構築し、昨年度までに開発したゲル封入ナノピペットを用いた生体ナノポアプローブの局所分子検出性能の評価および走査型イオンコンダクタンス顕微鏡(SICM)プローブとしての性能評価を実施した。
1.局所分子検出性能の評価
ゲル封入ナノピペットを用いた生体ナノポアプローブを自作のSICMシステムに搭載し、分子拡散の様子を計測することで本プローブ局所分子検出性能を評価した。分子検出実験を行った結果、シミュレーションと似た傾向の拡散の様子を計測することに成功し、本プローブの有用性を示すことができた。一方、計測された濃度に関しては約0.1μM程度の誤差があった。今後は、プローブによる分子検出の有効範囲を有限要素シミュレーションで確認し、本プローブの空間分解能について検討する。
2.SICMプローブとしての性能評価
生体ナノポアプローブを用いたプローブ顕微鏡は、原理的には分子検出および表面形状を同時に計測することが可能であるが、生体ナノポアプローブを用いた表面形状測定に関する知見は少ない。本実験では、直径約10nmの生体ナノポアを形成した生体ナノポアプローブを作製し、SICMプローブとしての有用性を評価した。その結果、生体ナノポアを用いることで従来のガラスナノピペットを用いたSICMよりも高空間分解能化が可能であることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は、生体ナノポアプローブの局所分子検出性能および表面形状計測性能に関して評価した。その結果、分子検出性能評価においては分子濃度のマッピングに成功し、さらに、表面形状計測性能評価においては従来の走査型イオンコンダクタンス顕微鏡よりも高空間分解能化が可能であることが示唆された。以上の結果は、本申請研究で目指す生体ナノポアプローブを用いた細胞計測システムの有用性を裏付ける結果であり、当初の予定よりもいい進捗状況となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は、これまでに開発したシステムを用いて実際に細胞計測を実施する。また、細胞計測結果をもとに、本システムの有効性・改善点について検討し、生体ナノポアプローブを用いた細胞観察プラットフォームを確立する。
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