2012 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロデバイスを用いた細胞融合に基づく細胞機能制御に関する研究
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23241041
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鷲津 正夫 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10201162)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小寺 秀俊 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20252471)
オケヨ ケネディオモンディ 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10634652)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | マイクロ・ナノデバイス / 細胞融合 / バイオテクノロジー / マイクロアレイ / 再生医療 / バイオナノテクノロジー / 自己形成メニスカス / 細胞質移植 |
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| Research Abstract |
本研究は，申請者らが開発したマイクロデバイスを用いた高収率電気細胞融合法を用いて，融合後の融合細胞の個々の細胞の挙動を経時的に観察し，細胞融合に関する生物学的知見を得るとともに，マイクロメートルスケールのオリフィスを核の融合を阻害する隔壁として利用することにより遺伝情報の混合を伴わない細胞融合・細胞質移植等の新しい手法を開発し，これらを用いた細胞の機能制御の方法とその再生医療への展開を探求することを目的として推進している。初年度（平成23年度）の研究においては，融合細胞の挙動の経時観察を容易に行えるようなチップの開発を行い，このチップを使うと，2種類の細胞を，必ず1:1で，高い収率で融合できることが示された。融合した細胞は，時間の経過とともに，オリフィスのどちらか側に抜けてしまい，従って核同士も融合してしまうが，このオリフィスを抜けた融合細胞の多くに対して，分裂・増殖が観察された。
これを受け，本年度（平成24年度）は，外来遺伝子による汚染なしに細胞初期化を行う手段として，核が通り抜けられないくらい小さいオリフィスをはさんでES細胞と体細胞をオリフィスをはさんで融合し，ES細胞の持つ因子により，体細胞の初期化を行う方法に関する研究を行った。その過程において，ナロウイングスリットと呼ばれる新規な構造の製作法を開発した。これは，次第に狭くなるスリット構造を3次元リソグラフィー技術によって製作するもので，広いところで高収率な融合を行い，狭いところで融合細胞間の膜融合状態を保ったまま，かつ核が融合しないように培養することが可能になる。
融合自体は高収率で行えることが証明されたため，次年度以降は，初期化の経時観察に注力する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度までの研究においては，マイクロオリフィスを用いて，高い収率での1:1の細胞融合が再現性良く実現できるようになった。今年度は，これを用いてES細胞と体細胞の融合により，体細胞の初期化をめざしたが，融合後の両細胞の核，すなわち遺伝子が混合してしまい，体細胞の初期化の際に予期せぬ遺伝子が混入することが判明した。それを防ぐためマイクロオリフィスの径を小さくすると融合がうまくいかない。これに対し，本年度の研究で，次第に狭くなるスリット構造を3次元リソグラフィー技術によって製作するナロウイングスリットと呼ばれる新しい構造を製作することにより，広いところで高収率な融合を行い，遠心により狭い方へと融合細胞を落とし込み，狭いところで融合細胞間の膜融合状態を保ったまま，かつ核が融合しないように培養することが可能になった。
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| Strategy for Future Research Activity |
融合自体は高収率で行える技術が確立されたので，ES細胞と体細胞の1:1融合により，核を分離したまま培養を行い，体細胞の初期化の経時観察を試みた。しかしながら，今年度の研究では体細胞の初期化は明確には観察されなかった。両細胞の間で，初期化因子と分化因子の相克があり，初期化が負けていることが予想されるので，今後，多数のES細胞と1個の体細胞を融合することにより，初期化因子の量を増やして，初期化を試みる予定である。また，この間，細胞の生存に必要最低限の酸素・栄養供給を，細胞に大きな流体力をかけることなく行うための，送液培養系の開発と最適化を行う。
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