Development of technologies for precise manipulation of cell and tissue in the body

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H04545
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90130:Medical systems-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Haga Yoichi 東北大学, 医工学研究科, 教授 (00282096)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 明石 真 山口大学, 時間学研究所, 教授 (30398119) ; 鶴岡 典子 東北大学, 工学研究科, 助教 (70757632)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 細胞 / 切離 / 粘膜 / タンパク質 / 低侵襲 / 鉗子 / 皮膚

Outline of Final Research Achievements

Collecting and analyzing viable cells multiple times during a day can investigate the periodicity of gene expression involved in specific protein production, enabling various analyses such as circadian rhythm disturbance, mechanisms of unwellness, and appropriate medication. The prospect of minimally invasive intermittent cell collection was confirmed by batch fabrication of biopsy forceps-like mechanisms for cell collection from solid organs. The collection of 50 cells from extracted porcine skin tissue using a device for skin tissue was confirmed, and furthermore, we confirmed that we could collect living cells from mouse skin through animal experiments using mice. Moreover, we demonstrated that more than 1,000 cells could be repeatedly collected from the same area of the esophageal mucosa of the extracted porcine esophagus using a device with ultrasonic micro-vibration to collect cells from the mucous membrane tissue.

Free Research Field

微細加工技術を用いた医療機器開発

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

1日の中で複数回生細胞を採取し解析することで、特定のタンパク質産生に関わる遺伝子発現の周期性を明らかにできることが動物実験により明らかにされているが、現状の細胞採取の手段は侵襲性が高く、より低侵襲にすることが望ましく、これによりヒトに対しても適用できようになると期待される。生活リズムの乱れが特定の疾患の発症や増悪に繋がることが知られており、時計遺伝子の発現リズムを分析することで具体的な分析が可能になる。また、特定の臓器における特定のタンパク質産生の周期性に合わせた、より効果的で副作用の少ない投薬が実現できると期待される。さらに発病には至らないが健康な状態ではない未病の分析に役立つと期待される。