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シングルセル遺伝子導入デバイス

研究課題

研究課題/領域番号 18K19942
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分90:人間医工学およびその関連分野
研究機関名城大学

研究代表者

熊谷 慎也  名城大学, 理工学部, 教授 (70333888)

研究分担者 小林 未明  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 博士研究員 (60393807)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードプラズマオンチップ / マイクロデバイス / 細胞 / 遺伝子導入 / 大気圧プラズマ / シングルセル / プラズマ / 細胞分化制御 / 形質転換 / 幹細胞
研究成果の概要

細胞の形質を積極的に制御するために遺伝子導入が行われる中、物質の第4の状態であるプラズマを用いる遺伝子導入が注目を集めている。いずれの遺伝子導入手法によっても、遺伝子導入の現場では、個々の細胞における遺伝子の発現がバラつくことが問題となっている。そこで、本研究では、マイクロ電気機械システム技術とプラズマ技術を駆使し、一細胞レベルで均一に遺伝子を導入するマイクロシステムの開発を行なった。マイクロデバイスに作り込まれたシャーレ構造の中で細胞を培養し、プラズマを利用した細胞内への物質導入を実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、プラズマ照射型シングルセル遺伝子導入デバイスの開発である。一細胞に対して確実に遺伝子導入を行って、その細胞をマイクロウェル構造の中で増殖させることで、同じ遺伝情報を持つ細胞群(クローン)を高い効率で作り出す。将来性の一つとして、iPS細胞の樹立には山中4因子を導入する必要があり、樹立確立は1%程度と低いが、本手法で各因子を細胞内に確実に導入し、高効率に初期化できる可能性がある。本研究は、医工学関連分野でのイノベーションを起こす第一歩となる意義を持っている。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 7件、 招待講演 3件) 備考 (6件)

  • [雑誌論文] Measurement of hydroxyl radicals delivered into liquid through a micro gas-liquid interface2020

    • 著者名/発表者名
      Koichi Ishikawa, Minoru Sasaki, Shinya Kumagai
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SA ページ: SAAC11-SAAC11

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab5171

    • NAID

      210000157438

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Measurement of time evolution of fluorescent reagent introduction rate into cells towards efficient plasma gen transfection2020

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kitazaki, Shinya Kumagai
    • 学会等名
      ISPlasma2020/IC-PLANTS2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of non-thermal atmospheric pressure plasma on iPS cell differentiation2020

    • 著者名/発表者名
      Mime Kobayashi, Kiichiro Tomoda, Michio Asahi, Shinya Kumagai
    • 学会等名
      The 67th JSAP Spring Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Plasma-on-Chip for Biological Application: A Microdevice for Stimulating Single Cell with Non-Thermal Atmospheric Pressure Plasma2019

    • 著者名/発表者名
      Shinya Kumagai
    • 学会等名
      2019 International Conference on Solid State Devices and Materials, Satellite Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Irradiating single cells with cold atmospheric pressure plasma using a microdevice2019

    • 著者名/発表者名
      Shinya Kumagai, Mime Kobayashi, Tetsuji Shimizu, Minoru Sasaki
    • 学会等名
      Asian-Europian International Conference on Plasma Surface Engineering (AEPSE 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Plasma-on-Chip: A micro device for irradiating single cells with non-thermal atmospheric pressure plasma2019

    • 著者名/発表者名
      Shinya Kumagai, Mime Kobayashi, Jun-Seok Oh, Tetsuji Shimizu, Minoru Sasak
    • 学会等名
      3rd Asia-Pacific Conference on Plasma Physics (AAPPS-DPP 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Improving substance intake efficiency using non-thermal atmospheric pressure plasma towards single cell gene transfection2019

    • 著者名/発表者名
      Atsuki Hobo, Mime Kobayashi, Shinya Kumagai
    • 学会等名
      The 80 th JSAP Autumn Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Low temperature plasma for controlling iPS cell differentiation2019

    • 著者名/発表者名
      Mime Kobayashi, Kiichiro Tomoda, Michio Asahi, Shinya Kumagai
    • 学会等名
      The 72nd Annual Gaseous Electronics Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Plasma-on-Chip: An innocative microdevice targeting for cell fate control using non-thermal atmospheric pressure plasma2019

    • 著者名/発表者名
      Shinya Kumagai, Mime Kobayashi, Tetsuji Shimizu, Minoru Sasaki
    • 学会等名
      CiRA 2019 International Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of non-thermal atmospheric pressure plasma on iPS cell differentiation2019

    • 著者名/発表者名
      Mime Kobayashi, Kiichiro Tomoda, Michio Asahi, Shinya Kumagai
    • 学会等名
      CiRA 2019 International Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 【2018年度応用物理学会優秀論文賞受賞記念講演】Development of plasma-on-chip: Plasma treatment for individual cells cultured in media2018

    • 著者名/発表者名
      Shinya Kumagai, Chun-Yao Chang, Jonghyeon Jeong, Mime Kobayashi, Tetsuji Shimizu, Minoru Sasaki
    • 学会等名
      2018年 第79回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 名城大学 理工学部電気電子工学科 熊谷研究室

    • URL

      http://www1.meijo-u.ac.jp/~skumagai/cms_new/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] researchmap 熊谷慎也

    • URL

      https://researchmap.jp/sk1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] ORCID iD Shinya Kumagai

    • URL

      https://orcid.org/0000-0002-8701-9497

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 名城大学 理工学部 電気電子工学科 熊谷研究室

    • URL

      http://www1.meijo-u.ac.jp/~skumagai/cms_new/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] researchmapにおける研究代表者の情報

    • URL

      https://researchmap.jp/sk1/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] researchmapにおける研究分担者の情報

    • URL

      https://researchmap.jp/Las-e/?lang=japanese

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2021-02-19  

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