| 研究課題/領域番号 |
20H02115
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20020:ロボティクスおよび知能機械システム関連
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
永井 萌土 豊橋技術科学大学, エレクトロニクス先端融合研究所, 教授 (00580557)
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| 研究分担者 |
沼野 利佳 豊橋技術科学大学, エレクトロニクス先端融合研究所, 教授 (30462716)
石田 忠 東京工業大学, 工学院, 准教授 (80517607)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2022年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
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| キーワード | オプトポレーション / 細胞スクリーニング / ナノ秒パルスレーザ / 多点光照射 / 光硬化性ゲル / 細胞内デリバリ / 超並列単一細胞操作 / 細胞接着制御 / バイオレジスト / 超並列核内デリバリ / パルスレーザー / 光吸収体 / 細胞治療 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
1年目：(A)遺伝子を一定量導入するためのマイクロ構造を形成し，デバイス上の細胞核の位置を光硬化性ゲルで固定して，レーザでの細胞穿孔位置を制御する。
(B)「光照射でのゲル硬化による10個単位の細胞スクリーニング」を自動ステージのスキャンで，10の6乗個に拡大する。
2年目：(A)遺伝子導入量のばらつきの問題に対し，細胞核をレーザで位置選択的に穿孔し，空圧ポンプでの一定量の遺伝子導入で解決する。
(B)時系列的に機能が安定した細胞の位置情報を元に，スクリーニングを可能とする。
3年目：(A), (B)の統合で，10の6乗個の細胞への定量遺伝子導入，安定細胞スクリーニングを一貫したシステムを開発する。
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| 研究成果の概要 |
種々の光吸収体を利用した構造を作製し，この上に細胞を接着固定した。その後デバイス全体をレーザで全面をスキャンして，細胞へのオプトポレーションを効率化した。またNDフィルタを搭載した電動ホイールを用いて自動化し，レーザの出力変更を自動化した。連続照射した場合の最適な導入率が得られるレーザの出力を調査した。
並列単一細胞スクリーニングのために，自動細胞カプセル化システムを開発した。画像解析ツールを用いて所望の単一細胞を選択し，必要な光重合パターンに変換した。懸濁されたHela細胞をゼラチンメタクリレート(GelMA)ハイドロゲルに封入し，多光線照射により周囲のゲルを架橋してカプセル化に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
機能を喪失した組織への再生医療，難病への細胞治療といった先進医療の普及が渇望されている。この普及を妨げる原因は，従来の細胞の機能改変・選別技術における低質(機能が不均一で不安定)細胞の混入である。そこで本研究では，(A)超並列核内デリバリと(B)スクリーニング技術を中核として，10の6乗個レベルで高品質 (機能が均一かつ安定)の細胞を獲得するシステムの開発と学術体系の確立を最終目標とした。本研究を通じて，細胞改変・選別後の低質細胞の混入を防ぎ，同時に効率的な再生医療・細胞医療用品質の細胞獲得を可能とする意義がある。
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