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光分解性PEG脂質表面上での、一細胞アレイ解析とハイスループット細胞選択法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 14J10672
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 生物機能・バイオプロセス
研究機関東京大学

研究代表者

山平 真也  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
1,940千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードPEG脂質 / 光応答性 / ケージド化合物 / 細胞選択 / 一細胞アレイ / 細胞アレイ / 光分解性化合物 / 細胞回収技術 / マイクロ流路
研究実績の概要

個々の細胞を多角的に詳細解析した後に目的細胞だけを選別できる新しい技術が求められている。そこで本研究では、光応答性の細胞固定化剤であるPEG脂質誘導体を用いて一細胞アレイを作製し、顕微鏡観察の後に目的細胞のみを光照射と送液によって迅速簡便に単離することが可能な細胞チップの開発を目的とした。
前年度の研究において、光分解性PEG脂質の共重合体の開発により、固定化された細胞がより光遊離しやすい表面を構築した。しかし、依然として、目的細胞の非特異的な基板への固定化力が存在し、細胞の選択にはシリンジポンプを用いて制御されたせん断応力の負荷が必要であった。今年度は、実用的な細胞選択技術の構築を目指し、非特異的な細胞の基板への固定化力をゼロとし、細胞選択アプリケーションを行うことを目的とした。
そこで本研究では、光照射によって初めて細胞が固定化されるようになる新規光活性化PEG脂質を開発した。本分子を修飾した表面を用いることによって、目的の細胞のみを基板に光固定化・選別できる。この時、目的外の細胞は全く基板へ非特異吸着を起こさず、ポンプを用いない穏やかな洗浄操作によって簡便に除去できた。
実用的なアプリケーションとして、血中循環ガン細胞(CTC)の単離を行った。まず、坦ガンマウスから採取した末梢血中のCTCを抗体により蛍光標識した。これを光活性化PEG脂質表面に播種し、蛍光により検出したCTCを光固定し、基板表面を穏やかに洗浄したところ、数万以上におよぶ目的外の細胞はすべて基板上から除去され、数細胞のCTCのみが基板上に単離された。また、微小な穴が無数に存在し、細胞を精密に配置可能なチップに本分子を修飾することにより、一細胞単位で配置された細胞に対しても上記の細胞光単離が可能であった。
以上のように本研究では、新規の機能性分子を開発し、顕微鏡観察後に一細胞単位で細胞を単離可能な技術を確立した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Photosensitizer and Polycationic Peptide-Labeled Streptavidin as a Nano-Carrier for Light-Controlled Protein Transduction2015

    • 著者名/発表者名
      K. Minamihata, Y. Maeda, S. Yamaguchi, W. Ishihara, A. Ishiwatari, S. Takamori, S. Yamahira, T. Nagamune
    • 雑誌名

      J. Biosci. Bioeng.

      巻: 120 号: 6 ページ: 630-636

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2015.04.001

    • NAID

      110010022644

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Collagen Surfaces Modified with Photo-Cleavable Polyethylene Glycol-Lipid Support Versatile Single-Cell Arrays of Both Non-adherent and Adherent Cells2014

    • 著者名/発表者名
      Yamahira S et al
    • 雑誌名

      Macromolecular Bioscience

      巻: 14 号: 12 ページ: 1670-1676

    • DOI

      10.1002/mabi.201400312

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Turn on型PEG脂質表面の開発と複数種細胞の光配置技術2016

    • 著者名/発表者名
      山平真也,山口哲志,長棟輝行,
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学 (京都府京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 光活性化 PEG 脂質の開発と、複数種細胞の光配置技術2016

    • 著者名/発表者名
      山平真也,山口哲志,長棟輝行,
    • 学会等名
      化学工学会第81年会
    • 発表場所
      関西大学 (大阪府吹田市)
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Collagen surfaces modified with photo-cleavable polyethylene glycol-lipid for versatile single-cell array available for both non-adherent and adherent cells2015

    • 著者名/発表者名
      Shinya Yamahira, Satoshi Yamaguchi, Masahiro Kawahara, Teruyuki Nagamune,
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii, USA,
    • 年月日
      2015-12-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Single cell array on photo-cleavable PEG-lipid surface for high-throughput cell imaging analysis2015

    • 著者名/発表者名
      Shinya Yamahira, Satoshi Yamaguchi, Masahiro Kawahara, Teruyuki Nagamune,
    • 学会等名
      YABEC 2015 Symposium
    • 発表場所
      韓国 春川
    • 年月日
      2015-10-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光分解性PEG脂質修飾コラーゲン表面を用いた一細胞アレイ作製と定量的イメージサイトメトリー2015

    • 著者名/発表者名
      山平 真也、山口 哲志、河原 正浩、長棟 輝行
    • 学会等名
      細胞アッセイ技術の現状と将来
    • 発表場所
      東京大学、東京都
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 東京大学工学系研究科 長棟研究室のホームページ

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/nagamune/index.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 脂質膜含有物を固定化するための化合物、当該化合物で修飾された基材、当該基材上に脂質膜含有物をパターニングする方法及び脂質膜含有物を当該基材上で単離する方法2016

    • 発明者名
      長棟輝行、山口哲志、山平真也
    • 権利者名
      東京大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-03-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 脂質膜含有物を固定化するための化合物、当該化合物で修飾された基材、及び当該基材上に脂質膜含有物をパターニングする方法の提供。2015

    • 発明者名
      山平 真也、山口 哲志、長棟 輝行
    • 権利者名
      東京大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-070210
    • 出願年月日
      2015-03-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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