2013 Fiscal Year Annual Research Report
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23246045
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小寺 秀俊 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20252471)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鷲津 正夫 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10201162)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | Micro TAS / エレクトロポーレーション / マイクロデバイス / iPS細胞 / 細胞環境 / マイクロ流体デバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H24年度に引き続き、エレクトロポレーションにおける分子輸送プロセスの解明に適したマイクロデバイスの開発を行い、マイクロオリフィスに固定した単一細胞に対する物質導入の観察を行った。特に実用上重要であるプラスミド等の比較的大きな分子を対象として研究を行った。プラスミドは核膜孔の大きさ(2~10 nm)よりも大きいため、仮に細胞内に導入された場合でも拡散により核内部へ導入される確率は低い。そこでマイクロオリフィスと核の相対的な位置関係と分子導入の詳細を単一細胞レベルの空間分解能と数msの時間分解能で観察する。また同時に核膜の膜電位変化について理論解析により検討し、マイクロオリフィスの作る集中電場が核膜の物質透過性に及ぼす影響を明らかにした。
また、マイクロ流路内のいて、オリフィスを用いずに流路内で電場をかけることで、エレクトロポレーションを実現するために、細胞を電界で密度を上げた導入物質の領域に移動させ、そこでエレクトロポレーションを行う方法を考案した。その成果は平成26年度に機械学会の講演論文賞を受賞している。
また、、エレクトロポレーション後の培養環境について詳細に検討した。具体的には、ナノファイバーを用いて細胞内物質導入後の細胞から組織構築への応用展開に関しても検討を開始した。
hiPS細胞はコロニーを形成するが、そのコロニーの中から⒈細胞を分離し、マイクロ流体デバイス内の緩やかな流れ場において培養を行った。流れ場の条件および培地の影響に関して考察を行いRock inhibiterを用いずに培養できる環境を実現し、論文にまとめた。
さらに、ヒトiPS細胞のコロニーから⒈細胞を分離して培養する実験により、新たな知見を得た、その知見の意味に関して考察を行っている。
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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
細胞の初期化デバイスの開発は順調に進み、マイクロオリフィスを用いたエレクトロポレーションの原理とそれを用いた初期化実験は平成26年度に繰り越しはしたが、デバイスの有効性も含めて示すことができた。また、流路内でのエレクトロポレーションは電気泳動の原理を用いて行うことも可能にし、その成果が講演論文賞として評価も受けた。さらに、⒈細胞の流路内培養に関しては、企業への技術引き継ぎを行い、その成果は企業が中心に特許の取得および論文の発表に至り、論文は世界でも注目を得て居る。
iPS細胞の培養環境とその細胞の特性に関しての新たな検討も必要になっているが、平成25年度から繰り越した研究内容により、大きく飛躍できる知見を得つつある。これは新たなテーマであり、新たなな研究提案へと繋がって居る。また、COI(Center Of Innovation)プロジェクトへ、本研究の内容は展開することができており、産学連携および新たな基礎研究へと繋がった。
その意味で平成25年度から平成26年度に繰り越した内容を含め計画以上に進むことができた
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度に平成25年度の研究成果と課題を引き継ぎ、継続して、細胞の初期化と初期化された細胞の培養や分化および組織化という課題に研究を進展させていく。
研究は、医学系の協力も得ながら、またCiRA(iPS研究センター）の協力を得ながら進めて行く。
平成26年度に得た知見は新たな視点であり、新たな研究テーマとして申請するとともに、COI等を含めて企業ての技術移転を進めるとともに、研究の深化も行っていく。
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