前立腺がん発生時における腫瘍微小環境の模擬・解析のためのデバイス開発

• 研究課題/領域番号: 22K20401
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0301:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクス、航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 栗生 識 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (90966318)
• 研究期間 (年度): 2022-08-31 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: マイクロ流体デバイス / 誘電泳動 / 細胞 / 前立腺がん / 前立腺がん細胞 / 単一細胞操作 / BioMEMS

研究開始時の研究の概要

がん患者の生存率向上には、早期発見が極めて重要である。がんの早期発見研究の発展には、がん発生時におけるがん細胞、および周囲の正常細胞の遺伝子情報を解析することが必要である。本研究では、「がん発生時環境模擬・解析デバイス」の開発を目指す。具体的には、細胞の並列・個別制御を可能とするシリコン集積回路技術と流体の高精度操作を可能とするマイクロ流体技術を融合することで、ただ一つのがん細胞を上皮細胞群の中に配置し、培養する。その後、分泌物や細胞を回収し、遺伝子解析することで、がん発生時から成長過程における遺伝子的な特徴を評価する。

研究成果の概要

誘電泳動は、液中の細胞に高周波電圧を印加することで電極上に捕捉する技術である。誘電泳動を応用し、細胞を配列・培養する技術開発を行なった。誘電泳動した後、流路の誘電泳動用溶液から培養液に置換する必要があるが、液置換中に細胞が剥離してしまうという課題があった。そこで、誘電泳動で細胞を捕捉した後、流路の天地を逆転させ細胞を培養液に落下させるデバイスの開発を行なった。本研究で開発された技術を応用することで、細胞の配列を個々に設定した培養系開発に寄与することができる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生体内において細胞は精緻に配列しており、臓器のような立体構造を構成している。マイクロ流体デバイスは、このような生体内環境を人工的に模擬するための技術として注目されている。これまで、細胞を配列させるための手法は、細胞を含んだ液を流すことに留まっていた。本研究で開発された技術は、細胞の配列を一つ一つ制御することが可能である。今後、生体内における細胞の精緻な配列を再現した培養系の構築を実現し、生体内における臓器などの生命現象をより詳細に研究することに寄与することが期待される。