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単一細胞・細胞部位の機械的特性と遺伝子発現情報の相関評価

研究課題

研究課題/領域番号 20K05288
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分28050:ナノマイクロシステム関連
研究機関九州工業大学

研究代表者

久米村 百子  九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (50533642)

研究分担者 金田 祥平  工学院大学, 工学部, 准教授 (10542467)
藤田 博之  東京都市大学, 付置研究所, 教授 (90134642)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワードMEMSピンセット / 単一細胞 / 機械特性計測 / 遺伝子発現解析 / バイオMEMS / 細胞の機械特性計測 / マイクロ流体デバイス / 細胞機械特性計測 / MEMS
研究開始時の研究の概要

本研究では、マイクロ加工技術により作製したMEMSを用いて細胞の機械特性を計測したのち、遺伝子発現解析により、標的とする細胞骨格タンパク質の発現量を定量して、機械特性と遺伝子情報の相関を得る。遺伝子情報が、どのように細胞の機械的な特徴と関係しているのかを、1つの細胞レベルで解明することを試みる。また、単一細胞解析からさらに一歩進んだ細胞の一部分の解析を目指し、細胞内の空間的な遺伝子情報と機械特性の把握を試みる。

研究成果の概要

単一細胞の機械的な特徴と遺伝子情報を取得することを目的とし、MEMSによる細胞の力計測と細胞マニピュレーション、遺伝子発現解析を実施した。2種類の細胞について機械特性と細胞骨格タンパク質の発現レベルの相関関係を得た。また、接着細胞の力計測とマニピュレーションのために、実験プロトコルの最適化、デバイス設計、接着細胞のマニピュレーションを行い、MEMSによる力計測と細胞搬送を実証した。加えて、細胞局所における力計測と空間的遺伝子発現解析を目指し、神経細胞を対象とした基礎検討を行なった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞の硬さや粘弾性などの特徴は、細胞の機能を保つ物質と密接に関係している。がん細胞は、健常な細胞に比べて柔らかいとの報告があり、機械特性を知ることにより、将来的に疾病の検査につながる可能性があると考える。しかし、現在は硬さが細胞のどの物質、機能に関わっているかなど、疾病との詳細な関係は明らかではない。本研究では、単一細胞ごとに細胞の硬さと遺伝子情報を取得して評価を行うシステムを用い、データを取得した。浮遊細胞計測に加えて接着細胞についてもシステムと手法確立の目処を立てた。機械特性と遺伝子情報の相関評価については、さらに実験データ数を増やすことにより、疾病との関係を導くことができると考える。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] MEMSピンセットによる接着細胞の剥離・把持・回収2023

    • 著者名/発表者名
      岩下誠也, 久米村百子
    • 雑誌名

      電気学会論文誌E「第39回センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウム」同時投稿論文

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reduced PHOX2B stability causes axonal growth impairment in motor neurons with TARDBP mutations2021

    • 著者名/発表者名
      Mitsuzawa S, Suzuki N, Akiyama T, Ishikawa M, Sone T, Kawada J, Funayama R, Shirota M, Mitsuhashi H, Morimoto S, Ikeda K, Shijo T, Ohno A, Nakamura N, Ono H, Ono R, Osana S, Nakagawa T, Nishiyama A, Izumi R, Kaneda S, Ikeuchi Y, Nakayama K, Fujii T, Warita H, Okano H, Aoki M.
    • 雑誌名

      Stem Cell Reports

      巻: 16 号: 6 ページ: 1527-1541

    • DOI

      10.1016/j.stemcr.2021.04.021

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 接着細胞の機械特性計測プロトコルの構築2022

    • 著者名/発表者名
      浅倉悠斗, Karsten Stanislav L., Kudo Lili C., Ma Zhongcai, 久米村百子
    • 学会等名
      2022年度電気学会センサ・マイクロマシン部門総合研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] MEMSピンセットによる接着細胞の剥離・把持・搬送2022

    • 著者名/発表者名
      岩下誠也, 久米村百子
    • 学会等名
      第39回センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウム(Future Technologies from Tokushima 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Gene expression analysis following mechanical characterization of a cell by MEMS tweezers2022

    • 著者名/発表者名
      K. Takamura, M. Kumemura
    • 学会等名
      The 26th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stiffness measurements of suspended/adherent cell with MEMS tweezers2021

    • 著者名/発表者名
      Nobutaka Inoue and Momoko Kumemura
    • 学会等名
      9 th International Symposium on Applied Engineering and Sciences (SAES2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 細胞の機械特性と細胞骨格タンパク質の遺伝子発現量の相関評価に向けた 単一細胞搬送から解析までの手法検討2021

    • 著者名/発表者名
      高村公平、久米村百子
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第44回研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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