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2013 年度 実績報告書

血中マラリア原虫感染細胞を同定する赤血球アレイのためのマイクロ流体デバイスの作製

研究課題

研究課題/領域番号 11J10516
研究機関東京大学

研究代表者

手島 哲彦  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 特別研究員(DC1)

キーワード寄生虫 / 接着性細胞 / 単一細胞解析 / 多角度顕微鏡観察 / MEMS / 細胞外マトリックス / 共焦点顕微鏡 / トキソプラズマ原虫
研究概要

最終年度である本年度は、偏性細胞内寄生体である原虫細胞を用い, 宿主細胞内への過程を観察するマイクロ加工デバイスを二種類、作製した。用いた原虫はトキソプラズマ原虫と呼ばれる寄生性細胞であり、培養が非常に困難なマラリア原虫と同じ類に属することから、細胞内外で発現されるタンパク質と類似性が高く、マラリア原虫の感染モデルとして研究が行われている。原虫は感染性微生物であり、特別な実験培養設備が必要であるため、東京慈恵会医科大学熱帯医学講座研究室における研究設備の使用を申し出、許諾されている。宿主細胞を生体適合性の高いポリマーであるポリパラキシレン(Parylene)を微細加工技術を用いて、ナノサイズの厚みとマイクロサイズの幅を持つ構造体を作製し、細胞接着性タンパク質をパターニングした。宿主細胞にはヒト由来繊維芽細胞であるHFF細胞を用い、マイクロ構造体の平面上においてパターニングできるか否かを試みた。また磁場応答性の金属を蒸着してパターニングすることにより, 外部磁場を与えることで遠隔的に細胞の位置や向きなどの制御とハンドリングが可能なデバイスに加工した。形状として二種類あり、一つは単一細胞をハンドリングする直径50μm以下のマイクロプレートと多細胞をハンドリング可能なマイクロディスクである。これにより原虫が宿主細胞内へ侵入し、感染する現象を顕微鏡下で観察でき、かつ単一細胞レベルでも多細胞レベルでも両方ハンドリングできるデバイスを作製した。本研究の成果により、これまで不可能であったマイクロサイズの非常に小さな微生物の宿主細胞への侵入過程の詳細な映像と侵入中に宿主細胞の細胞骨格と相互作用を行うことを示す共焦点顕微鏡画像を取得に成功した。本研究の成果は、これまで細胞内に溶け込み血中内抗体などの攻撃を回避する性質をもつことで困難であった細胞内寄生性微生物の観察に秀でており、今回用いたトキソプラズマ原虫にとどまらず、マラリア原虫やバベシア原虫などの他の寄生虫、また赤痢菌などの細菌類の細胞内寄生メカニズムの解析にも応用が可能である。また研究のための実験系の確立だけでなく、さらなる光学系の付加により感染診断キットへの応用の基礎となることが期待される。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

(抄録なし)

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (14件)

  • [雑誌論文] Parylene Mobile Microplates Integrated with an Enzymatic Release for Handling of Single Adherent Cells2014

    • 著者名/発表者名
      T. Teshima, H. Onoe, K. Kuribayashi-Shigetomi, H. Aonuma, K. Koki, H. Is hihara. H. Kanuka. S. Takeuchi
    • 雑誌名

      Small

      巻: 10 ページ: 912-921

    • DOI

      10.1002/smll.201301993

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetically responsive microflaps reveal cell membrane boundary from multiple angles2014

    • 著者名/発表者名
      T. Teshima, H. Onoe, H. Aonuma, K. Kuribayashi-Shigetomi. K. Koki. T. Tonooka, H. Kanuka, S. Takeuchi
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: オンライン

    • DOI

      10.1002/adma.201305494

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Centrifugal microfluidic system for multistep assay using small amount of various sample2014

    • 著者名/発表者名
      H. Hasegawa, T. Teshima, H. Onoe, S. Takeuchi
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B : Chemical

      巻: 195 ページ: 281-286

    • DOI

      10.1016/j.snb.2014.01.024

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 第27回化学とマイクロ・ナノシステム研究会ポスター賞受賞者多角度共焦点観察のための磁場による単一接着細胞ハンドリング技術の構築2013

    • 著者名/発表者名
      手島 哲彦, 尾上 弘晃, 青沼 宏佳, 嘉糠 洋陸, 竹内 昌治
    • 雑誌名

      一般社団法人化学とマイクロ・ナノシステム学会会誌「化学とマイクロ・ナノシステム」

      巻: 12 ページ: 46-47

  • [学会発表] 微小プレートを用いた寄生虫の宿主細胞侵入過程の多角度観察2014

    • 著者名/発表者名
      手島 哲彦, 尾上 弘晃, 青沼 宏佳, 嘉糠 洋陸, 竹内 昌治
    • 学会等名
      第83回日本寄生虫学会大会
    • 発表場所
      愛媛県松山市
    • 年月日
      2014-03-27
  • [学会発表] マイクロ流路デバイスを利用した血液―胎盤関門のin vitro再構築2014

    • 著者名/発表者名
      三浦 重徳, 手島 哲彦, 竹内 昌治
    • 学会等名
      第13回日本再生医療学会総会
    • 発表場所
      京都府京都市
    • 年月日
      2014-03-05
  • [学会発表] 神経ネットワーク構築のため単一神経細胞操作プレート2014

    • 著者名/発表者名
      吉田 昭太郎, 手島 哲彦, 栗林(繁富)香織, 竹内 昌治
    • 学会等名
      数学・数理科学と諸科学・産業との協働によるイノベーション創出のための研究促進プログラム
    • 発表場所
      東京都目黒区
    • 年月日
      2014-01-20
  • [学会発表] 分裂期kinesin-6の並進回転運動特性2014

    • 著者名/発表者名
      丸山 洋平, 佐藤 秋彦, Tim Davies, 手島 哲彦, 山口 真, 竹内 昌治, 三嶋 将範. 矢島 潤一郎
    • 学会等名
      生体運動研究合同班会議
    • 発表場所
      千葉県千葉市
    • 年月日
      2014-01-11
  • [学会発表] PDMSを用いた液圧駆動型可変焦点レンチキュラーレンズ2013

    • 著者名/発表者名
      飯村 義信, 手島 哲彦, 許 允禎, 森本 雄矢, 吉田 昭太郎, 尾上 弘晃, 竹内 昌治
    • 学会等名
      第30回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 発表場所
      宮城県仙台市
    • 年月日
      2013-11-05
  • [学会発表] 神経細胞の単離培養・形態制御・三次元操作を行うためのマイクロプレート2013

    • 著者名/発表者名
      吉田 昭太郎, 手島 哲彦, 栗林(繁富)香織, 竹内 昌治
    • 学会等名
      第30回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 発表場所
      宮城県仙台市
    • 年月日
      2013-11-05
  • [学会発表] GLASS-CAPILLARY-ACCESSIBLE DYNAMIC MICROARRAY FOR MICROINJECTION OF ZEBRAFISH EMBRYOS2013

    • 著者名/発表者名
      S. Miura, T. Teshima, F. Tomoike, and S. Takeuchi
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (The 17th MicroTAS)
    • 発表場所
      ドイツフライブルグ
    • 年月日
      2013-10-27
  • [学会発表] Mobile Microplates for Handling Morphologically Controlled Single Neural Cells2013

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshida, T. Teshima, K. Kuribayashi-Shigetomi, and S. Takeuchi
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (The 17th MicroTAS).
    • 発表場所
      ドイツフライブルグ
    • 年月日
      2013-10-27
  • [学会発表] MULTI-ANGLE CONFOCAL ANALYSIS OF SINGLE ADHERENT CELLS WITH MAGNETICALLY HANDLEABLE MICROPLATES2013

    • 著者名/発表者名
      T. Teshima, H. Onoe, H. Aon-uma, H. Kanuka, S. Takeuchi
    • 学会等名
      Frontiers of Single Cell Analysis meeting, Stanford University
    • 発表場所
      アメリカ合衆国カリフォルニア州
    • 年月日
      2013-09-07
  • [学会発表] MICROFLUIDICALLY TUNABLE LENTICULAR LENS2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Iimura, T. Teshima, Y. Morimoto, S. Yoshida, and S. Takeuchi
    • 学会等名
      Transucers'13, The 17th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems
    • 発表場所
      スペイン、バルセロナ
    • 年月日
      2013-06-16
  • [学会発表] 寄生虫の宿主侵入過程を多角度解析する細胞の磁場ハンドリングシステムの構築2013

    • 著者名/発表者名
      手島 哲彦, 尾上 弘晃, 青沼 宏佳, 嘉糠 洋陸, 竹内 昌治
    • 学会等名
      文部科学省科学研究費 超高速バイオアセンブラ 第2回若手研究者シンポジウム
    • 発表場所
      東京都目黒区
    • 年月日
      2013-06-12
  • [学会発表] Multi-angle confocal observation of single cells on magnetically handleable microulates2013

    • 著者名/発表者名
      手島 哲彦, 尾上 弘晃, 青沼 宏佳, 嘉糠 洋陸, 竹内 昌治
    • 学会等名
      第13回東京大学生命科学シンポジウム(BIO UT 2013
    • 発表場所
      東京都文京区
    • 年月日
      2013-06-08
  • [学会発表] Three-dimensional Manipulation of Patterned Single Neural Cells byMobile Micronlates2013

    • 著者名/発表者名
      吉田 昭太郎, 手島 哲彦, 栗林(繁富)香織, 竹内 昌治
    • 学会等名
      第13回東京大学生命科学シンポジウム(BIO UT 2013)
    • 発表場所
      東京都文京区
    • 年月日
      2013-06-08
  • [学会発表] 多角度共焦点観察のための磁場による単一接着細胞ハンドリング技術の構築2013

    • 著者名/発表者名
      手島 哲彦, 尾上 弘晃, 青沼 宏佳, 嘉糠 洋陸, 竹内 昌治
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第27回研究会
    • 発表場所
      宮城県仙台市
    • 年月日
      2013-05-24

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公開日: 2015-07-15  

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