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単一細胞分化への重力影響の解明を目指したマイクロ型擬似無重力発生システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K11918
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 宇宙生命科学
研究機関奈良先端科学技術大学院大学 (2018)
国立研究開発法人理化学研究所 (2015-2017)

研究代表者

亜力坤 亜夏爾  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (30735064)

研究分担者 森島 圭祐  大阪大学, 工学研究科, 教授 (60359114)
田中 陽  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, ユニットリーダー (40532271)
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
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2017年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2015年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワード微小製造 / 微小回転 / 受精卵 / 分化 / 宇宙 / 微小孔 / 旋回流 / 安定回転 / 細胞浮遊回転 / 無重力 / 垂直回転 / 大範囲 / 可変回転 / 細胞 / 微小重力 / 操作 / 浮遊回転
研究成果の概要

本研究は単一細胞の無重力環境の創成、細胞分化の様子を動的に観察ができる汎用顕微鏡に設置が可能なマイクロ擬似無重力生成システムの開発した。まず、流体のみを用いた、多様な細胞に対応が可能な非侵襲なマイクロ流体回転デバイスおよびシステムの開発に成功した。さらに、開放的なシステムでありながら、酸素の供給、培養液の交換できる、生物学分化領域で一番よく使われているES、iPS細胞にも使用できるマイクロ流体回転デバイスの開発に成功した。最後に、汎用顕微鏡などに設置が可能で、生きた単一細胞の構造形態を、生理機能を乱さずに、リアルタイムに観察できるデバイスとして高く評価され、企業と一緒に特許を取得した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は単一細胞(受精卵)の無重力環境の創成、細胞への刺激またはその分化の様子を動的に観察ができる汎用顕微鏡に設置が可能なマイクロ擬似無重力生成システムの開発を行い、論文など研究成果だけではなく、企業と一緒に実用化を目指した特許も取得した。
本研究により単一細胞が分化する際の、莫大な関連情報を同時に収集することが可能になった。特に、単一細胞の擬似無重力状態(回転状態)での分化をリアルタイムで観察する研究は既存システムの制限により困難だったが、本研究で開発したデバイスは無重力環境での単一細胞分化に関する研究領域へ踏み込むための有力なツールになり、生物学的な新発見につながるなどの重大な意義を示した。

報告書

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

    (9件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Oocyte all-surfaces’ imaging method using micro-scale rotational flow2018

    • 著者名/発表者名
      Yalikun Yaxiaer、Aishan Yusufu、Mosha Abulaiti、Sumiyama Kenta、Tanaka Yo
    • 雑誌名

      Micro & Nano Letters

      巻: 13 号: 3 ページ: 306-311

    • DOI

      10.1049/mnl.2017.0731

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] “A Method of Three-Dimensional Micro-Rotational Flow Generation for Biological Applications”2016

    • 著者名/発表者名
      Yalikun, Y., Kanda, Y. & Morishima, K.
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 7 号: 8 ページ: 140-140

    • DOI

      10.3390/mi7080140

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hydrodynamic vertical rotation method for a single cell in an open space2016

    • 著者名/発表者名
      Yaxiaer Yalikun, Yasunari Kanda, Keisuke Morishima
    • 雑誌名

      Microfluidics and Nanofluidics

      巻: 20(5) 号: 5 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1007/s10404-016-1737-y

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書 2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Imaging method of oocyte by using a micro-scale rotational flow2017

    • 著者名/発表者名
      Yaxiaer Yalikun, Yusufu Aishan, Kenta Sumiyama, Yo Tanaka
    • 学会等名
      28th 2017 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On-chip glass microlens fabrication using ultra-thin glass sheet2017

    • 著者名/発表者名
      Yaxiaer Yalikun, Yo Tanaka
    • 学会等名
      The 21th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Micro Vortex Flow Induced Rotation Method of Single Cell in Open Space2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Yalikun, T. Hoshino, K. Morishima
    • 学会等名
      19th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (µTAS 2015)
    • 発表場所
      Gyeongju, Korea
    • 年月日
      2015-10-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 研究業績の公開サイト

    • URL

      https://researchmap.jp/yaxiaer/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 細胞回転方法、細胞観察方法、細胞回転装置、及び細胞観察装置2016

    • 発明者名
      井上和夫,山本正樹,森島圭祐,ヤリクンヤシャイラ
    • 権利者名
      井上和夫,山本正樹,森島圭祐,ヤリクンヤシャイラ
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-219939
    • 出願年月日
      2016
    • 取得年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 細胞観察方法及びその容器2016

    • 発明者名
      森島圭介, Yalikun Yaxiaer
    • 権利者名
      株式会社パナソニック
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-02-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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