標的分泌物応答性1細胞アレイを用いた分泌細胞分取システムの開発

• 研究課題/領域番号: 21H01723
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分27040:バイオ機能応用およびバイオプロセス工学関連
• 研究機関: 大阪大学 (2023); 東京大学
• 研究代表者: 山口 哲志 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80398106)
• 研究分担者: 岡本 晃充 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (60314233)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2023年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2022年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円); 2021年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: 細胞ソーティング / 分泌細胞 / 1細胞アレイ / ヒドロゲル / ケージドタンパク質 / 抗体 / 細胞工学 / 1細胞解析 / セルソーティング / 細胞分泌物

研究開始時の研究の概要

細胞集団の中から特定の物質を分泌する細胞を同定して分取する技術が基礎研究やバイオ産業、医療現場などの幅広い分野で必要とされている。そこで、本研究では、刺激応答性1細胞アレイを用い、分泌物を指標にして細胞を自律的に識別・分取するシステムを開発する。具体的には、標的分泌物の存在する場所でのみ選択的に溶解するヒドロゲルを用い、タンパク質やエクソソーム、ウイルスなど、特的の標的物を分泌する細胞のみが自発的に放出される1細胞アレイシステムを創出する。

研究成果の概要

本研究では、分泌物を指標にして細胞を識別・分取するシステムの開発を行った。モデル分泌細胞として、抗体を分泌するハイブリドーマを用い、マイクロウェルアレイの各ウェルに細胞を1つずつ導入した。まず、抗体を捕捉できるゼラチン骨格のヒドロゲルを開発し、細胞と一緒にウェルに充填した。培養後、抗原を用いて捕捉された抗体を蛍光染色したところ、抗原特異的な抗体を分泌する細胞を含むウェルを識別できた。そこで、光照射によってゼラチン溶解能が活性化される酵素を開発し、抗原を修飾して抗体のあるウェルに集積させた。アレイ全体に光を照射すると抗体分泌細胞のウェルのみでゲルが溶解し、細胞が分取できる条件を現在検討中である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、分泌物を指標に細胞を識別できる新しいシステムを開発した。ここで、細胞生物学の基礎研究から最先端医療に至るまでの幅広い分野において、特定の物質を産生・分泌する細胞は極めて重要な研究標的である。従って、分泌物に応じて細胞集団から細胞を選択的に識別する本開発システムは、生命現象の理解や治療診断法の開発に大いに貢献する。また、望みの機能性分子を大量に分泌・産生する細胞の探索や生産が、バイオプロダクションの成否やコスト、製品の付加価値を決定する。そのため、分泌細胞の識別技術の確立と分取技術への応用は、バイオ関連の幅広い学術分野や医療・産業といった社会活動に寄与するため大変意義深い。