2023 Fiscal Year Annual Research Report
超瞬間レーザー解凍による次世代細胞凍結保存技術の確立とバイオバンキングへの展開
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21H01783
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
秋山 佳丈 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (80585878)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
保地 眞一 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (10283243)
諫田 泰成 国立医薬品食品衛生研究所, 薬理部, 部長 (70510387)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 凍結保存 / 急速解凍 / レーザ加熱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、従来のように凍結保護剤により化学的もしくは生物学的に細胞内外の水をガラス化するのではなく、物理的アプローチにより凍結および解凍の速度を究極的に高めることで、様々な細胞に対応可能な凍結保護剤フリーの次世代凍結保存技術を創出することを目指している。この新しい凍結保存技術の確立に向けて、本年度は以下の項目に取り組んだ。
1．超瞬間凍結法の凍結困難サンプルへの適用：2つの凍結困難サンプルに超瞬間凍結法の適用を試みた。具体的には、低温保存も難しく保存期間が一週間程度と短いヒト血小板および共生関係などからバイオリソースとして注目されるゾウリムシを対象とした。血小板は数マイクロメートルと微小ではあるが、凍結により大幅な機能低下が知られる。インクジェット凍結したものが惹起物質による凝集能を保持していることを確認した。ゾウリムシについては、動物細胞に比べて大型のため、まず100マイクロメートルを越えるサンプルを安定して吐出可能な技術を確立した。そして凍結保存を行なったが、生きたゾウリムシは回収できなかった。
2．レーザ加熱による超瞬間解凍：レーザ照射による解凍をおこなったが、レーザ出力の調整等が難しく、適切な解凍ができなかった。
3．液滴単独落下による超瞬間解凍：液滴単独落下による超瞬間解凍法を完成させた。細胞を含むインクジェット液滴を液体窒素冷却した凍結基板上に堆積させた後に、基板から液滴のみを衝撃で落下させることで、液滴単独で解凍出来る技術を確立した。
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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
レーザ解凍に関しては十分な進捗が得られなかったが、血小板凍結における良好な結果が得られ、さらに血小板凍結に関連して新たな改良をインクジェット凍結に加えることが出来たことから、概ね予定通り進んでいると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は，以下を予定している．
1．超瞬間凍結法の凍結困難サンプルへの適用：超瞬間凍結法により凝集能を保持したままヒト血小板を凍結できることが確認できたので、凍結血小板の詳細な評価を行ない、その有効性を検証する。また、ゾウリムシについては、各種凍結保護剤の可能性を検討すると共に、凍結保存技術確立を目指す。
2．レーザ加熱による超瞬間解凍：過加熱となり試料を損傷しないようなレーザ解凍条件を有限要素解析等を利用し探索する。それによりレーザによる超瞬間解凍技術の確立を目指す。
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