2022 Fiscal Year Final Research Report

Cellular molecular counting through two-dimensionalization of single-cell information

Research Project

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Project/Area Number	19KK0129
Research Category	Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
Research Institution	Osaka Metropolitan University (2022) Osaka Prefecture University (2019-2021)
Principal Investigator	Xu Yan 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90593898)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	仲村英也大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (00584426) 萩原将也国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 理研白眉研究チームリーダー (00705056)
Project Period (FY)	2019-10-07 – 2023-03-31
Keywords	ナノ流体デバイス / アプタマー / 生体分子捕捉 / １分子 / 分子動力学シミュレーション / 細胞膜透過性 / ナノ粒子 / 光ピンセット
Outline of Final Research Achievements	In this study, we addressed the bottleneck challenge in the two-dimensionalization of single-cell information, as proposed by the principal investigator, through collaborative research with research groups in North America and Asia, based on our unique nanofluidic device technology and nano-substance transport theory. We developed the technology for intracellular delivery of nanoparticles for the collection of target biomolecules within a single cell and constructed the corresponding theoretical framework. Additionally, we achieved the single-molecule capture and detection of target biomolecules for the two-dimensionalization of single-cell information. Furthermore, we tackled challenges such as improving the manipulation capabilities of nanoparticles for the two-dimensionalization of cellular information. This study accelerated the development of the proposed technology for the two-dimensionalization of single-cell information.
Free Research Field	ナノ流体デバイス工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本国際共同研究で開発した技術と得た知見は、将来的には1細胞生体分子情報源の構築ソリューションとして活用され、大規模なデータを解析できるスーパーコンピュータやビッグデータ、人工知能技術と融合することで、細胞レベルだけでなく組織レベルや個人レベルにも応用することが期待される。これにより、生命科学と情報科学の間に橋を築き、生命科学だけでなく情報科学の革新ももたらすことが期待され、広範な領域において学術的・科学技術的・社会的な波及効果が大きいと考えられる。