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細胞融合現象を用いた1細胞手術によるエピジェネティック機能の制御に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H02009
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 ナノマイクロシステム
研究機関東京大学

研究代表者

鷲津 正夫  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (10201162)

研究分担者 オケヨ ケネディオモンディ  京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 講師 (10634652)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
39,130千円 (直接経費: 30,100千円、間接経費: 9,030千円)
2018年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2017年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2016年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2015年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
キーワードマイクロ・ナノデバイス / 再生医療 / 静電気工学 / 細胞融合 / バイオナノテクノロジー / 移植・再生医療 / 静電気
研究成果の概要

申請者らは,微細加工技術により作製した流体回路を利用して,オリフィス両側に誘電泳動により細胞を誘導・固定した後,電気パルスを与えることにより,それら2つの細胞間で高い収率(>80%)で1:1の細胞融合を行い,融合した細胞の間で,遺伝子・細胞質中の因子・細胞膜チャネル等を移植するという独創技術を開発した。この技術を用いて,体細胞とES細胞との融合を行い,体細胞が初期化するまでの1細胞レベルでの経時追跡観察を行った。この結果に基づき,より入手性に優れるiPS細胞と体細胞の融合・分離を繰り返すことにより,体細胞の細胞質をiPS細胞の細胞質で置き換え,体細胞の初期化をはかる手法の開発に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

マイクロデバイス内での細胞融合を用いて,1細胞レベルでの細胞質や細胞膜チャネルなどの交換を行う,細胞手術の手法の開発に成功した。この技術は,ガン細胞との融合により感作した免疫細胞を用いる免疫治療や,幹細胞の持つ初期化因子を用いて体細胞を初期化する技術の基礎的メカニズムを解明するとともに,それらの実用化への道を開くものと期待される。特に,本課題により行った,体細胞とES細胞との融合による初期化の1細胞レベルでの経時追跡観察や,体細胞とiPS細胞の細胞質の交換により細胞の初期化を行う技術の開発は,電界集中を利用した高収率の細胞融合の手法によって世界で初めて達成されたものである。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 5件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 14件、 招待講演 2件) 備考 (3件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] A microfluidic device for isolating intact chromosomes from single mammalian cells and probing their folding stability by controlling solution conditions2018

    • 著者名/発表者名
      T. Takahashi, K. O. Okeyo, J. Ueda, K. Yamagata, M. Washizu, H. Oana
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 13684-13684

    • DOI

      10.1038/s41598-018-31975-5

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nucleosomes of polyploid trophoblast giant cells mostly consist of histone variants and form a loose chromatin structure2018

    • 著者名/発表者名
      Koji Hayakawa, Kanae Terada; Tomohiro Takahashi, Hidehiro Oana, Masao Washizu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-018-23832-2

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Self-organization of human iPS cells into trophectoderm mimicking cysts induced by adhesion restriction using microstructured mesh scaffolds2018

    • 著者名/発表者名
      Kennedy O. Okeyo, Maiko Tanabe, Osamu Kurosawa, Hidehiro Oana, Masao Washizu
    • 雑誌名

      Development, Growth & Differentiation

      巻: 0 号: 3 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1111/dgd.12430

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nucleosomes exhibit non-uniform unwrapping along native chromatin fibers with increasing salt concentration as revealed by direct imaging in a microfluidic channel2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Mori, Kennedy Omondi Okeyo, Masao Washizu and Hidehiro Oana
    • 雑誌名

      Biotechnology Journal

      巻: 13 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1002/biot.201700245

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Adhesion patterning by a novel air-lock technique enables localization and in-situ real-time imaging of reprogramming events in one-to-one electrofused hybrids2016

    • 著者名/発表者名
      Shota Sakamoto, Kennedy Okeyo, Satoshi Yamazaki, Osamu Kurosawa, Hidehiro Oana, Hidetoshi Kotera, and Masao Washizu
    • 雑誌名

      Bio microfluidics

      巻: 10(5) 号: 5

    • DOI

      10.1063/1.4965422

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Minimization of cell-substrate interaction using suspended microstructured meshes initiates cell sheet formation by selfassembly organization2016

    • 著者名/発表者名
      Kennedy Omondi Okeyo, Osamu Kurosawa, Hidehiro Oana, Hidetoshi Kotera and Masao Washizu
    • 雑誌名

      Biomed. Phys. Eng. Express

      巻: 2 号: 6 ページ: 065019-065019

    • DOI

      10.1088/2057-1976/2/6/065019

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cell Adhesion Minimization by a Novel Mesh Culture Method Mechanically Directs Trophoblast Differentiation and Self-Assembly Organization of Human Pluripotent Stem Cells2015

    • 著者名/発表者名
      Okeyo O. Kennedy, Osamu Kurosawa, Satoshi Yamazaki, Hidehiro Oana, Hidetoshi Kotera, Hiromitsu Nakauchi, Masao Washizu
    • 雑誌名

      Tissue Engineering Part C

      巻: なし 号: 10 ページ: 1105-15

    • DOI

      10.1089/ten.tec.2015.0038

    • 関連する報告書
      2015 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] Nuclear transplantation between allogeneic cells achieved by fusion-based topological reconnection of the plasma membrane in a microfluidic system2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Okanojo, Kennedy O. Okeyo, Hiroko Hanzawa, Osamu Kurosawa, Hidehiro Oana, Shizu Takeda, Masao Washizu
    • 学会等名
      the 22th International Conference on Miniaturized System for Chemistry and Life Sciences (Micro-TAS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] "reconstitution of an epithelial-endothelial bilayer by the micromesh culture technique employing an artificial matrigel basement membrane2018

    • 著者名/発表者名
      Kennedy Omondi Okeyo, Kai Yamada, Osamu Kurosawa, Hidehiro Oana, Masao Washizu
    • 学会等名
      the 22th International Conference on Miniaturized System for Chemistry and Life Sciences (Micro-TAS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct acquisition of individual target chromosomes isolated from single mammalian cells in a microfluidic channel for single cell/chromosome epigenetic analyses2018

    • 著者名/発表者名
      Hidehiro Oana, Tomohiro Takahashi, Kennedy O. Okeyo, Hiroshi Ochiai, and Masao Washizu
    • 学会等名
      SELECTBIO Single Cell Analysis Summit 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Toward fabrication of vascularized tissues using a bilayer co-culture approach achieved by a mesh culture technique2017

    • 著者名/発表者名
      Kai Yamada
    • 学会等名
      Transducers 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct observation based analysis of compaction stability of individual chromosomes isolated from single mammalian cells2017

    • 著者名/発表者名
      Hidehiro Oana
    • 学会等名
      micro-TAS 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 細胞初期化に向けた電界集中型細胞融合による細胞核交換法の確立2017

    • 著者名/発表者名
      岡野定正弘
    • 学会等名
      2017機械学会バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Organ-on-a-chip応用に向けたマイクロメッシュによる両面自由型細胞シートの作製2017

    • 著者名/発表者名
      山田快
    • 学会等名
      2017機械学会バイオエンジニアリング講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Live imaging of somatic nuclear reprogramming using an electrofusion microfluidic device with air-lock patterned adhesion areas for fusant localization2016

    • 著者名/発表者名
      Shota Sakamoto, Kennedy O. Okeyo, Osamu Kurosawa, Hidehiro Oana and Masao Washizu
    • 学会等名
      Micro-TAS 2016
    • 発表場所
      Dublin, Ireland
    • 年月日
      2016-10-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of freely standing oriented myotubes using a novel mesh culture method and analysis of calcium dynamics for functionality assay2016

    • 著者名/発表者名
      Kennedy O. Okeyo, M. Azeyanagi, Osamu Kurosawa
    • 学会等名
      Micro-TAS 2016
    • 発表場所
      Dublin, Ireland
    • 年月日
      2016-10-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanical induction of trophoblast-like differentiation in human iPS cells2016

    • 著者名/発表者名
      Kennedy O. Okeyo, Osamu Kurosawa, Satoshi Yamazaki, .Hidehiro Oana, Hidetoshi Kotera, Hiromitsu Nakauchi, and Masao Washizu
    • 学会等名
      Cell Symposia-10 Years of iPSCs
    • 発表場所
      Berkeley, US
    • 年月日
      2016-09-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A microfluidic device for one-to-one cell electrofusion and its application toward the generation of dendritic cell for cancer immunotherapy2016

    • 著者名/発表者名
      Kennedy O. Okeyo, Yutaro Itagaki, Osamu Kurosawa, Miwako Narita, Hidehiro Oana, and Masao Washizu
    • 学会等名
      MMB-2016
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-04-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of reprogramming using on-chip one-to-one electrofusion of somatic cells with embryonic stem cells2016

    • 著者名/発表者名
      Shota Sakamoto, Kennedy Okeyo, Osamu Kurosawa, Hidehiro Oana, Hidetoshi Kotera, Masao Washizu
    • 学会等名
      IEEE-NEMS 2016
    • 発表場所
      Sendai, Japan (Sendai MEMS City)
    • 年月日
      2016-04-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cell Adhesion Control using Microstructured Meshes Induces Self-Assembly-Mediated Organoid Formation by Human iPS Cells2015

    • 著者名/発表者名
      Kennedy O. Okeyo, Osamu Kurosawa, Satoshi Yamazaki, Hidehiro Oana, Hidetoshi Kotera, and Masao Washizu
    • 学会等名
      IEEE/ International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 発表場所
      Nagoya, Japan (名古屋大学)
    • 年月日
      2015-11-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microstructured Meshes as Platforms for Cell Culture and Induction of Self-Assembly-Mediated Organoid Formation2015

    • 著者名/発表者名
      Kennedy Omondi Okeyo, Osamu Kurosawa, Satoshi Yamazaki, Hidehiro Oana, Hidetoshi Kotera, and Masao Washizu
    • 学会等名
      The 28th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 発表場所
      Toyama, Japan (ANA Crowne Plaza)
    • 年月日
      2015-11-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cell adhesion control by a novel mesh culture method directs differentiation and self-assembly of human iPS cells into trophoplasts; towards organ-n-chip embryogenesis2015

    • 著者名/発表者名
      Kennedy Omondi Okeyo, Osamu Kurosawa, Satoshi Yamazaki, Hidehiro Oana, Hidetoshi Kotera, and Masao Washizu
    • 学会等名
      micro-TAS 2015
    • 発表場所
      Gyeongju, Korea
    • 年月日
      2015-10-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Engineering Free Standing 2D and 3D Biostructures by Induction of Self-Assembly Organization of Cells in a Suspension2015

    • 著者名/発表者名
      Kennedy Okeyo and Masao Washizu
    • 学会等名
      Lab-on-a-Chip, Microfluidics & Microarrays World Congress
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2015-09-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On-chip high-yield electrofusion by electric field constriction and culture of fusants on air-lock patterned adhesion areas2015

    • 著者名/発表者名
      Shota Sakamoto, Kennedy O. Okeyo, Osamu Kurosawa, Hidehiro Oana, Hidetoshi Kotera and Masao Washizu
    • 学会等名
      7th International Symposium on Microchemistry and Microsystems 2015
    • 発表場所
      Kyoto, Japan (京都大学)
    • 年月日
      2015-06-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 東京大学大学院工学系研究科鷲津・小穴研究室

    • URL

      http://www.washizu.t.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
  • [備考] www.washizu.t.u-tokyo.ac.jp

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] www.washizu.t.u-tokyo.ac.jp

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [産業財産権] 細胞製造装置2019

    • 発明者名
      岡野定雅弘・武田志津・オケヨケネディオモンディ・鷲津正夫
    • 権利者名
      株式会社日立製作所・国立大学法人東京大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 細胞質の交換方法、細胞の製造方法、及び装置2016

    • 発明者名
      岡野定雅弘・武田志津・オケヨケネディオモンディ・鷲津正夫
    • 権利者名
      岡野定雅弘・武田志津・オケヨケネディオモンディ・鷲津正夫
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-10-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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