| 研究課題/領域番号 |
24K08221
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28050:ナノマイクロシステム関連
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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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)
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| 研究分担者 |
金田 祥平 工学院大学, 工学部, 准教授 (10542467)
小林 和香子 宇部工業高等専門学校, 物質工学科, 准教授 (30735337)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2026年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2025年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | MEMS / 細胞機械特性 / 単一細胞 / 遺伝子情報 / がん細胞 / M E M Sピンセット / 細胞局所計測 / B io M E M S |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、がん細胞の機械的な特徴（硬さや粘弾性など）と、機械特性に影響するタンパク質の遺伝子を同定することを目的とし、細胞の機械特性とその細胞のタンパク質の発現レベルを相関評価する。
具体的には、マイクロ加工技術により作製したM E M Sを用いて細胞の機械特性をセンシングしたのちに細胞を搬送し、遺伝子発現解析を行う。細胞ごとに得られる機械的な特徴とタンパク質等の遺伝子情報を分類・相関評価し、力学的パラメータとがん悪性度や細胞の転移能に相互関係を持つ遺伝子を見出す。また、微小プローブのM E M Sを開発し、細胞の部分ごとの力学情報－遺伝子情報を取得する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、がん細胞の機械的な特徴と、機械特性に影響を与えると予想されるタンパク質遺伝子の関係性を明らかにすることを目的としている。がん細胞は高い運動性を有しており、機械的な特性が健常細胞と異なることが報告されている。遺伝子組み換えにより遊走能、浸潤能を高めたがん細胞を作製し、マイクロマシニングにより作製するMEMSを用いて、単一細胞レベルで硬さ・粘弾性を計測する。また、がん細胞が運動する際の形態変化を調べるために、細胞の局所的な力計測を実施する。機械特性計測後の単一細胞・細胞の部分の遺伝子情報を取得し、細胞の転移に関係する遺伝子と機械特性との関係を見出す。
がん細胞の運動性（浸潤能や遊走能）と機械特性がどのように関係するかを調べるため、研究分担者の小林が、上皮-間葉転換因子を改変したがん細胞を作製した。具体的には、がん細胞転移に関わるSnail遺伝子をヒト結腸直腸癌細胞株DLD-1に導入することにより行った。また運動性を高めた細胞に対するコントロール細胞も作製した。
細胞の局所計測を行うピン形状MEMSのプローブ先端の微小化を試みた。これまでのプローブ先端（試料への接触面）のサイズは5x30マイクロメートルであったが、デイレイマスクプロセスを用いてプローブの先端部分のみに2回のエッチングを施した。その結果、先端底面の面積は最小で1x9マイクロメートルとなった。このMEMSを用いて細胞局所の機械特性計測を行った。単一細胞の中で、核、アクチンファイラメントが密集したエリア、それ以外のエリアにおいて計測を行い、それぞれ硬さに差が現れた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
令和6年度は主に遺伝子組み換え細胞の作製、MEMSプローブ微小化の検討を予定した。細胞は共同研究者の小林により予定通り作製している。MEMSプローブの微小化については、作製の結果、プローブ先端のサイズが平均2x10 (最小1x9)マイクロメートルとなり、一辺は微小化されたが、他辺は細胞局所に対してまだ大きい。これはプローブエッチング時の微調整を行うことで、達成可能であると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和7年度の実施計画は、ほぼ当初の計画通りである。
プローブのさらなる微小化を検討しながらデバイスを作製する。作製したデバイスを用いてがん細胞の機械特性を計測し、がん関連遺伝子や細胞骨格タンパク質遺伝子の発現レベルを計測する。また、遺伝子を組換えた細胞の浸潤能を評価するためのマイクロ流体デバイスの作製と実験条件の最適化を行う。
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