細胞内物質導入の基礎研究

• 研究課題/領域番号: 23246045
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 小寺 秀俊 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20252471)
• 研究分担者: 鷲津 正夫 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (10201162)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 48,230千円 (直接経費: 37,100千円、間接経費: 11,130千円); 2015年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円); 2014年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円); 2013年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円); 2012年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2011年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
• キーワード: ナノ・マイクロ科学 / マイクロ・ナノデバイス / 微細加工 / 細胞融合 / 初期化 / 再生医療 / 静電気 / iPS細胞 / Micro TAS / electroporation / ヒトiPS / 力場 / マイクロ構造 / 機能発現 / マイクロデバイス / 細胞機能 / 細胞の初期化 / ヒトiPS細胞 / 弱い力場 / エレクトロポーレーション / 細胞環境 / マイクロ流体デバイス / ナノ・マイクロ電気穿孔 / 遺伝子導入 / 物質輸送 / マイクロファブリケーション / 電気泳動 / 拡散 / マイクロ・ナノメカトロニクス / マイクロTAS / iPS / 細胞 / エレクトロポレーション

研究成果の概要

エレクトロポレーションによる核内への物質導入原理に関して，P垂直壁に設けた数ミクロンの孔に細胞を吸着し，Q-dot を導入することで，基本原理の検討を行った.また，マイクロデバイス上でエレクトロポレーションを行うと同時に電気泳動により外来プラスミドを核に送達する原理に関する研究を行い，そのシステムを開発した.このデバイスと導入原理を用いて，体細胞に4つの山中因子を導入し，細胞の初期化が実現した.この遺伝子直接送達法は，タイミングを正確に制御して即時にかつ目的とする1細胞に対して遺伝子を導入できるという特徴があり,今後の細胞のリプログラミングや分化制御の研究に役立つ物と期待される.

研究成果

• [雑誌論文] Characterization of optically-driven microstructures for manipulating single DNA molecules under a fluorescence microscope (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Terao*, C. Masuda, R. Inukai, M. Gel, H. Oana, M. Washizu, T. Suzuki, H. Takao, F. Shimokawa, F. Oohira
  • 雑誌名: IET Nanobiotechnology 巻: - 号: 3 ページ: 10-10
  • DOI: 10.1049/iet-nbt.2015.0036
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cell Adhesion Minimization by a Novel Mesh Culture Method Mechanically Directs Trophoblast Differentiation and Self-Assembly Organization of Human Pluripotent Stem Cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Okeyo O. Kennedy, Osamu Kurosawa, Satoshi Yamazaki, Hidehiro Oana, Hidetoshi Kotera, Hiromitsu Nakauchi, Masao Washizu
  • 雑誌名: Tissue Engineering Part C 巻: なし 号: 10 ページ: 1105-15
  • DOI: 10.1089/ten.tec.2015.0038
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of low-fluorescence thick photoresist for high-aspect-ratio microstructure in bio-application (2015)
  • 著者名/発表者名: Tamai, H. Maruo, K. Ueno, H. Terao, K. Kotera, H. Suzuki, T.
  • 雑誌名: Biomicrofluidic 巻: 9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-cell cloning and expansion of human induced pluripotent stem cells by a microfluidic culture device (2014)
  • 著者名/発表者名: Taku Matsumura, Kazuya Tatsumi, Yuichiro Noda, Naoyuki Nakanishi, Atsuhito Okonogi, Kunio Hirano, Liu Li, Takashi Osumi, Takashi Tada, Hidetoshi Kotera
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 453 号: 1 ページ: 131-137
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.09.081
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] オンチップエレクトロポレーションを用いた接着細胞核への遺伝子直 接送達法の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 黒澤修・オケヨ ケネディ オモンディ・小穴英廣・沖田圭介・小寺秀俊・鷲 津正夫
  • 雑誌名: 静電気学会誌 巻: Vol.38, No.1 ページ: 28-33
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ubcellular glucose exposure biases the spatial distribution of insulin granules in single pancreatic beta cells (2014)
  • 著者名/発表者名: Kyohei Terao, Murat Gel, Atsuhito Okonogi, Ariko Fuke, Teru Okitsu, Takashi Tada, Takaaki Suzuki, Shinya Nagamatsu, Masao Washizu & Hidetoshi Kotera
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 4 号: 1 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1038/srep04123
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Mapping positional distribution of higher-order structures along unfragmented native chromatin fibers isolated from single cells in a microchannel (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Mori, Kennedy Omondi Okeyo, Masao Washizu and Hidehiro Oana
  • 学会等名: micro-TAS 2015
  • 発表場所: Gyeongju, Kore
  • 年月日: 2015-10-25
  • 国際学会
• [学会発表] Developing single cell culture platform for human pluripotent stem cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Lenin yu
  • 学会等名: JCK MEMS 2015 Conference
  • 発表場所: Xi’an China
  • 年月日: 2015-09-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Importance of substrate and interaction between cell for culturing and realizing nano-human (2015)
  • 著者名/発表者名: Leqian Yu, Li Liu, Junjun Li, Yong Chen, Hitrohumi Shintaku, Ryuji Yokokawa, Takaaki Suzuki, Masao Washizu, Kenedy M. Okeyo and Hidetoshi Kotera
  • 学会等名: 2nd Africa International Biotechnology and Biomedical Conference (AIBBC 2015)
  • 発表場所: Nirobi
  • 年月日: 2015-09-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] SINGLE CELL CULTURE OF HUMAN PLURIPOTENT STEM CELLS (2015)
  • 著者名/発表者名: Leqian Yu, Li Liu, Junjun Li, Wei Yang, Fuchou Tang, Nanae Fujimoto, Minako Nakajima, Yong Chen1, Hidetoshi Kotera
  • 学会等名: International Society for Stem Cell Research 2015
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 2015-06-24
  • 国際学会
• [学会発表] Technique for Cell Adhesion Control and Initiation of Cellular Structure Formation Employing Suspended Microstructured Meshes (2015)
  • 著者名/発表者名: Kennedy O. Okeyo, Rina Yanaru, Osamu Kurosawa, Satoshi Yamazaki, Hidehiro Oana, Hidetoshi Kotera, Masao Washizu
  • 学会等名: ISMM 7th International Symposium on Microchemistry and Microsystems
  • 発表場所: Kyoto,Japan
  • 年月日: 2015-06-08
  • 国際学会
• [学会発表] Interactive Bio Surface of Micro Fluidic Device for Organ on a Chip (2015)
  • 著者名/発表者名: H.Kotera
  • 学会等名: The 6th Taiwan- Japan Symposium on Nanomedicene
  • 発表場所: Taiwan Academia Sinica
  • 年月日: 2015-01-08 – 2015-01-09
  • 招待講演
• [学会発表] CYTOPLASMIC TRANSFER WITHOUT NUCLEI MIXING BETWEEN DENDRITIC CELLS AND TUMOR CELLS ACHIEVED BY ONE-TO-ONE ELECTROFUSION VIA MICRO-ORIFICES IN A MICROFLUIDIC DEVICE (2014)
  • 著者名/発表者名: Yutaro Itagaki , Kennedy O. Okeyo, Osamu Kurosawa, Hidehiro Oana, Miwako Narita, Hidetoshi Kotera, and Masao Washizu
  • 学会等名: The 18th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
  • 発表場所: San Antonio, TX, USA
  • 年月日: 2014-10-26 – 2014-10-30
• [学会発表] STABLE AND LONG TERM CULTURE OF STEM CELLS UNDER SHEAR FLOW ON A MICROSTRUCTURED MESH SHEET EMBEDDED IN A FLUIDIC CHAMBER (2014)
  • 著者名/発表者名: K.O. Okeyo, T. Isozaki, O. Kurosawa, H. Oana, H. Kotera and M. Washizu
  • 学会等名: The 18th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
  • 発表場所: San Antonio, TX, USA
  • 年月日: 2014-10-26 – 2014-10-30
• [学会発表] GENERATION OF EPITHELIAL CELL SHEETS WITH DEFINED CELL ORIENTATION USING MICROSTRUCTURED MESH SHEETS AS SUBSTRATES FOR CELL CULTURE (2014)
  • 著者名/発表者名: K. O. Okeyo, R. Yanaru, O. Kurosawa, H. Oana, H. Kotera and M. Washizu
  • 学会等名: The 18th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences
  • 発表場所: San Antonio, TX, USA
  • 年月日: 2014-10-26 – 2014-10-30
• [学会発表] Function of single cell and tissue for regenerative medicine (2014)
  • 著者名/発表者名: H.Kotera
  • 学会等名: Joint Meeting of the 1st Africa International Biotechnology & Biomedical Conference and the 8th International Workshop on Approaches to Single-Cell Analysis,
  • 発表場所: Nairobi, Kenya
  • 年月日: 2014-09-10 – 2014-09-12
  • 招待講演
• [学会発表] 分子濃縮によるオンチップ電気穿孔法の効率化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 重里 優子, 横川 隆司, 小寺 秀俊, 新宅 博文
  • 学会等名: 第5回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2013-11-05 – 2013-11-07
• [学会発表] On-chip electroporation device for direct introduction of plasmids into cell nucleus and observation of cell reprogramming process (2013)
  • 著者名/発表者名: K. O. Okeyo, Y. Hayashi, O. Kurosawa, H. Oana, H. Kotera, M. Washizu
  • 学会等名: µ-TAS 2013
  • 発表場所: Freiburg, Germany
  • 年月日: 2013-10-27 – 2013-10-31
• [学会発表] Cell adhesion control initiate cell sheet formation in a medium suspension (2013)
  • 著者名/発表者名: K. O. Okeyo, N. Omasa, O. Kurosawa, H. Oana, H. Kotera, M. Washizu
  • 学会等名: µ-TAS 2013
  • 発表場所: Freiburg, Germany
  • 年月日: 2013-10-27 – 2013-10-31
• [学会発表] オンチップエレクトロポレーションを用いた接着細胞核への遺伝子直接送達法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 黒澤修・オケヨ ケネディ オモンディ・小穴英廣・沖田圭介・小寺秀俊・鷲津正夫
  • 学会等名: 静電気学会第37回全国大会
  • 発表場所: 千葉大学
  • 年月日: 2013-09-10 – 2013-09-11
• [学会発表] 電界集中型細胞融合法による抗体産生細胞の高収率取得 (2013)
  • 著者名/発表者名: オケヨ ケネディ・西垣内康宏・近藤武宏・黒澤修・小穴英廣・小寺秀俊・鷲津正夫
  • 学会等名: 静電気学会第37回全国大会
  • 発表場所: 千葉大学
  • 年月日: 2013-09-10 – 2013-09-11
• [学会発表] エレクトロポレーションにおける導入物質観察の為の微小流路デバイス (2012)
  • 著者名/発表者名: 梶本剛生 小此木孝仁 鈴木孝明 新宅 博文 横川隆司 小寺秀俊
  • 学会等名: 日本機械学会 2012年度年次大会
  • 発表場所: 金沢
• [学会発表] 光応答性タンパク質による細胞刺激のためのマイクロデバイス (2012)
  • 著者名/発表者名: 重里優子 駒井章治 小此木孝仁 大岡正孝 巽和也 新宅博文 横川 隆司 小寺 秀俊
  • 学会等名: 日本機械学会 2012年度年次大会
  • 発表場所: 金沢
• [学会発表] 電界集中を用いた細胞の電気穿孔法における物質輸送の可視化計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 梶本剛生 新宅 博文 横川 隆司 小寺 秀俊
  • 学会等名: 第4回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • 発表場所: 小倉
• [備考] マイクロエンジニアリング専攻 ナノシステム創成工学講座 ナノメトリックス工学分野
  • URL: http://www.ksys.me.kyoto-u.ac.jp
• [備考] 京都大学 教育研究活動データベース
  • URL: https://kyouindb.iimc.kyoto-u.ac.jp/j/xT6yD
• [備考] researchmap
  • URL: http://researchmap.jp/read0042655