細胞間コミュニケーション分析に向けた多点細胞分泌物採取デバイスの開発

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K15426
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 太田 亘俊 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (60705036)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: マイクロバンドルプローブ / キャピラリー / 微量液体採取 / 細胞分泌物

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、細胞分泌物による細胞間コミュニケーションの簡便な分析を実現するため、毛細管（キャピラリー）を密に集めることで、ピペット等では難しい複数個所からの微量液体採取を、任意の回数行うことができるマイクロバンドルプローブ（以下、デバイス）の開発を目的としている。当該年度は、デバイスによる複数個所からの複数回微量液体採取の検討と、細胞分泌物検出の検討を行った。また、液体採取の検討結果を受けて、昨年度に作製したデバイスの改良を行った。
複数個所からの複数回微量液体採取は、静水圧、シリンジポンプ、マルチチャンネルピペットによる三つの流体制御方式を検討した。静水圧方式とシリンジポンプ方式は、連続して液体採取を行うことができ、流量制御により液体採取速度を調整できる。静水圧方式は、キャピラリーごとに出入口の高低差を手動で調整することで、液体採取速度をキャピラリーごとに制御できることが確認できた。シリンジポンプ方式は、ポンプで同時に制御できるキャピラリー数の上限があることと、機械による精密かつ簡便な流量制御から、細胞付近への刺激物溶液の流入に適することが分かった。一方、ピペット方式は、一回当たり0.5～数十マイクロリットルの液体採取を任意のタイミングで実行できるため、分泌物成分変化のタイムラプス測定に有効であることが分かった。
細胞分泌物検出では、培養神経細胞のほか、外部刺激により分泌物を豊富に産出する培養マクロファージを用い、細胞分泌物の測定方法を検討した。検討した測定方法の中で、特定タンパク質を検出対象とするELISA法と、一酸化窒素検出を目的とした蛍光標識法は、微量採取液体中の対象物質の検出感度と精度が高いことを確認した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当該年度の研究計画では、複数回液体採取方法の検討と細胞分泌物検出法の評価を計画していた。液体採取方法は、昨年度に作製したデバイスと組み合わせて使用できることを確認した。細胞分泌物検出法は、微量液体中に含まれる対象物質の検出と定量の方法を検討し、培養マクロファージの分泌物に対して使用できることを確認した。各項目の検討と評価が完了したため、デバイスによる細胞分泌物取得とその測定を開始できる状況である。以上から、当該年度の計画はおおむね順調に達成できていると評価した。

Strategy for Future Research Activity

当初研究計画では、培養神経細胞分泌物の採取と測定を予定していたが、これまでの結果から神経細胞分泌物は濃度が低く、デバイスとその使用方法の検証に不向きであることが分かった。そこで次年度は、培養マクロファージを用いて、デバイスを使用した細胞分泌物採取と測定について評価を行う。また、局所的な分泌物採取に向けて、デバイスの流体操作性能についても確認を行う。その際、必要に応じてデバイスや使用手順の改良を行う。
並行して、培養神経細胞分泌物の低濃度を補うため、採取した分泌物を含む液体試料の濃縮方法を検討する。濃縮試料中の対象分泌物が検出可能な濃度に達する場合、培養神経細胞分泌物の採取と測定を行う。

Causes of Carryover

当初計画と比べて旅費が減少し、試薬等の消耗品費が増加して差額が生じたことから、次年度使用額が発生した。次年度使用額は、分泌物測定に必要な消耗品の購入に使用する予定である。