On-chip mechano-index activated cell sorting to understand protoplast regeneration

2024 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 23K22724
• Project/Area Number (Other): 22H01453 (2022-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2022-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Sakuma Shinya 九州大学, 工学研究院, 准教授 (40724464)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菅野 茂夫 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (60726313)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: マイクロ・ナノロボティクス / マイクロ・ナノフルイディクス / マイクロ・ナノメカトロニクス / プロトプラスト / microTAS / MEMS

Outline of Final Research Achievements

This research aims to establish the on-chip mechano-index activated cell sorting for understanding protoplast regeneration. By utilizing and advancing the technologies of single cell manipulation and analysis based on a robot-integrated microfluidic chip, which integrates robotic structures within a microfluidic chip, we conducted this research from four perspectives.
(I) Technology for transporting cells at regular intervals to the cell measurement section within the flow channel (cell loading), (II) High-throughput mechanical index measurement technology for cells, (III) Technology for sorting cells into multiple groups (multi-sorting), (IV) Mathematical analysis of protoplast regeneration

Free Research Field

ロボティクスおよび知能機械システム

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

プロトプラスト再生における機械指標の取得は、植物細胞が二酸化炭素を吸収して細胞壁に変換する反応について、単一細胞レベルでの新しい原理的理解を提供する。その理解に基づき、植物細胞培養の好適条件を決定すれば、カーボンニュートラル社会へ向けた二酸化炭素の資源化が加速され、世界規模での社会貢献が期待できる。本研究で世界に先駆けて提案した、機械指標活性型細胞ソーティングは、プロトプラストの機械指標をハイスループットに計測・解析するための基盤的技術として、プロトプラスト再生理解の学理創成に貢献するのみならず、例えば、微細加工技術や、超高速流体制御技術などの関連分野においてインパクトの大きいものである。